Viele Mineralien speichern bei radioaktiver Bestrahlung einen Teil dieser Strahlungsenergie und geben die Energie beim Erhitzen als sichtbares Licht wieder ab. Dieses Phänomen wird „Thermolumineszenz“ genannt. Quellen der radioaktiven Strahlung sind die Höhenstrahlung sowie instabile Uran- Thorium- Kalium- oder Rubidiumisotope, die in der Erdkruste nahezu überall vorhanden sind.

Bis auf wenige Ausnahmen enthält der Ton, aus dem Kunst- und Gebrauchskeramiken gefertigt werden, solche radioaktiven Materialien in kleinsten Mengen. Als Energiespeicher kommen bevorzugt die Mineralien Quarz und Feldspat in Frage, die in den dem Ton als Magerungsmittel zugesetzen gröberen Materialien (Sand) enthalten sind.

Während des Tonbrennens wird nun die in geologischen Zeiträumen angesammelte Energie abgegeben, somit das TL-Signal gelöscht und die Zeitskala auf Null gestellt. Die Energie-speicherung beginnt ab diesem Zeitpunkt erneut und akkumuliert sich im Laufe der Zeit.

Eine erneute Erhitzung unter Laboratoriumsbedingungen setzt diese Energie wieder frei. Ein lichtempfindlicher Detektor misst die Lichtmenge, welche proportional zur vergangenen Zeit zwischen dem Brennen der Keramik und der Prüfung vergangen ist.

Aus diesem Grund kann die Thermolumineszenz für die Altersbestimmung von gebrannten Keramikobjekten eingesetzt werden.

Die Probenahme muß unter Rotlicht durch Bohrungen zunächst mit einem 4 mm Bohrer (zur Entfernung der oberflächennahen Schicht) und anschließend mit einem 2 mm Speerbohrer bei geringer Drehzahl erfolgen. Für die Untersuchung von Porzellan wird eine ca. 5 mm tiefe Bohrung mit einem 5 mm Diamant-besetzten Hohlbohrer unter fließendem Wasser bei höherer Drehzahl durchgeführt und der Bohrkern vorsichtig herausgebrochen.

Die Keramikproben werden sodann mit verdünnter Säure behandelt und in mehrere Aliquots aufgeteilt. Die Messungen zur Bestimmung der akkumulierten Dosis erfolgen an einem Riso Minisys TL Reader. Zur Berücksichtigung der natürlichen Dosisleistung muss zusätzlich eine Alpha-Zählung durchgeführt sowie der Kaliumgehalt des Materials berücksichtigt werden. Aus den Messungen wird sodann der Zeitpunkt der letzten Erhitzung der Keramik auf mindestens 450°C errechnet.