热释光剂量仪是将接收照射的这种剂量计加热，并用光电倍增管测量热释光输出，即可读出辐射剂量值。优点是即使搁置很长时间后，其读数衰减很少。此外，可制成各种形状的胶片佩章，以供个人剂量监测使用。
热释光剂量仪由热释光元件和热释光测读仪两部分构成。热释光元件是多晶粉末，由于含有微量金属杂质等原因而形成晶格“缺陷”，晶格缺陷导致其周围电中性的破坏而呈现带电中心，具有吸引、束缚电子的能力，称为“陷阱”。当受到射线照射时，元件中原子的轨道电子被激发，可从正常位置落入陷阱，且在常温下地留在其中，只有在热释光元件被加热到一定温度时，落入陷阱的电子才会退激而逸出陷阱，返回其正常位置，同时其多余的能量以光子的形式释出，发出可见的荧光。这种现象称为热释光。在一定条件下，加热所释放出来的总光子数与元件所受到的照射剂量成正比，因此可以用热释光的强度来度量照射剂量的大小。
热释光剂量仪具有自动校准、扣除本底、加温参数设置和实时测量结果打印等功能。热释光剂量读出器可与计算机连接，通过热释光剂量读出器应用软件，在测量探测器的剂量时，可实时给出探测器的发光曲线，通过显示的发光曲线可以判别所选测量的灵敏度是否合适，能判别测量的数据的性，以及了解所用的探测器的性能与质量。同时可以进行数据管理、检索、以及数据输出。
