闪烁晶体的发光过程通常可划分电离辐射能的吸收转化、电子-空穴对的迁移以及复合发光3个阶段，即高能光子与晶格中的质点通过光电效应、康普顿散射或电子-空穴对效应分别在导带和价带产生大量的电子和空穴，这些电子和空穴在晶格内迁移或被晶体中的缺陷捕获而形成无辐射跃迁，未被捕获或脱离陷阱的电子或空穴与发光中心的空穴或电子复合而发射出荧光。将闪烁晶体与光电倍增管、硅光二极管或雪崩二极管等光敏探测器耦合在一起组成的辐射探测器可实现光-电信号的转化，以获取射线强度、能量、动量、寿命等物理信息，因而成为高能物理实验、核辐射探测、核医学成像、安全监测和地质勘探等领域的重要电磁量能器。

不同的应用领域对闪烁晶体的性能要求虽有所侧重，但总的要求基本相同，即：①发光效率高，粒子的能量能被有效地转换成光能。②有效原子序数大，密度大，对X射线和其他粒子的阻止本领高。③时间分辨率高，要求荧光寿命或发光衰减时间越短越好，余辉强度越弱越好。④能量分辨率高，能量响应的线性关系好。⑤发光波长与探测器的光谱灵敏度相匹配。⑥物理与化学性能稳定。⑦易于进行机械加工。⑧制备成本低廉。氟化物晶体也是一类重要的闪烁晶体，如氟化钡、氟化铈、氟化铅等广泛应用于核医学、核物理、粒子物理等方面。

闪烁晶体根据化学组成，可分为氧化物闪烁晶体和卤化物闪烁晶体。相对于卤化物闪烁晶体，氧化物闪烁晶体的化学稳定性更好。根据发光机理，闪烁晶体可分为：①本征闪烁晶体，其发光中心来自晶体的基质成分，如钨酸铅的发光中心源于其中的钨酸根离子。钨酸铅闪烁晶体具有异常高的密度（8.28克/厘米³）和四方对称结构（I41空间群），其发射光包含蓝光（420纳米）和绿光（480～520纳米）两个成分, 衰减时间分别为10纳秒和337纳米。但该晶体较低的光输出（300光子/兆电子伏）使其应用范围只能局限于高能量光子的探测。②非本征闪烁晶体，其发光中心则是人为引入的杂质离子，如铈离子掺杂的硅酸镥（Lu₂SiO₅:Ce）的发光中心源于其中的铈离子。铈离子掺杂的硅酸镥是一种典型的高熔点（2100℃）闪烁晶体, 它属于单斜结构，C2/c空间群，密度7.4 克/厘米³，由铈离子d-f跃迁而产生的双峰发射波长位于393纳米和427纳米。该晶体的突出优点是光输出高达30 000光子/兆电子伏，且衰减时间很快（40纳秒），是品质因数最高的氧化物闪烁晶体。通常采用感应加热的提拉法生长技术。当用少量三价钇离子部分替代其中的三价镥离子而形成的硅酸钇镥晶体则具有较低的熔点、较弱的放射性本底和更好的闪烁性能，且成本更低，因而在核医学成像技术中（如正电子发射断层扫描仪）已得到大规模应用。

此外，锗酸铋晶体、氟化物晶体也是一类重要的闪烁晶体，如氟化钡、氟化铈、氟化铅等广泛应用于核医学、核物理、粒子物理等方面。