Phương pháp này sử dụng các điện tử bị bắt giữ có năng lượng nằm giữa vùng hóa trị (valence band) và vùng dẫn (conduction band) trong cấu trúc tinh thể của một số chất nhất định, như thạch anh, fenspat, oxit nhôm,... Các điểm bắt giữ là điểm không hoàn hảo của mạng tinh thể, do tạp chất hay khuyết tật. Bức xạ ion hóa tạo ra cặp điện tử-lỗ trống: Các điện tử trong vùng dẫn và lỗ trống trong vùng hóa trị. Các điện tử được kích thích vào vùng dẫn có thể bị bắt giữ trong bẫy điện tử hoặc lỗ trống. Lượng điện tử bị bắt giữ tỷ lệ với cường độ liều chiếu và thời gian chiếu, và phản ánh liều chiếu tích lũy của khối vật chất.

Khi có sự kích thích của nhiệt (tức đo với phát sáng nhiệt) hoặc ánh sáng (tức đo với phát sáng kích thích quang học) thì các điện tử bị bắt giữ nói trên chuyển trạng thái, có thể thoát khỏi bẫy và chuyển lên mức năng lượng ở vùng dẫn. Từ vùng dẫn điện tử có thể tái hợp với các lỗ trống bị mắc kẹt trong bẫy. Nếu trung tâm với các lỗ trống là một trung tâm phát sáng (trung tâm tái tổ hợp bức xạ) thì sẽ xảy ra phát xạ ánh sáng. Các photon này được phát hiện bằng cách sử dụng một đèn nhân quang điện (PMT). Các tín hiệu từ đèn PMT được sử dụng để tính toán liều mà vật liệu đã hấp thụ.[2]