NaI(Tl)是一種性能優良的傳統的無機閃爍晶體，對Χ射線和γ射線均有良好的分辨能力，可探測Χ、γ射線的能量和強度。NaI(Tl) 晶體的發光效率在所有與光電倍增管耦合的閃爍晶體中是最高的，通常被定義為100%，其它閃爍晶體的發光效率則以其相對于NaI(Tl) 發光效率的百分數來表示。該晶體除了具有出色的發光性能外， 還有較高的能量分辨率，在發光波段沒有自吸收，且易于生長大尺寸晶體，制造成本低，還可通過熱鍛工藝得到大尺寸和異形晶體，自20世紀60年代初投入使用至今已有40多年的歷史，廣泛應用于石油地質勘探、核醫學、高能物理、環境監測、工業CT等領域，其間不但未被新型閃爍晶體所取代，而且需求量多年來呈整體上升趨勢，始終保持著在無機閃爍晶體中產量和用量領先的地位。
NaI(Tl)單晶體是以NaI為基質材料摻以適當濃度的碘化鉈（TlI）生長而成，其中Tl+作為激活離子，在吸收射線能量后成為發光中心。晶體生長方法一般采用坩堝下降法或提拉法。熱鍛NaI(Tl)晶體是在一定的溫度和壓力下通過塑性形變而成，晶體在發生塑性形變后，由于位錯的不斷交互和增殖，形成了位錯多邊化和亞晶粒結構，改善了原單晶易沿（100）面解理的特性，從而提高了其抗溫度沖擊和機械震動的能力，而閃爍性能不受影響。此外，通過熱鍛工藝更易于制備各種復雜幾何形狀和大尺寸的晶體，如六邊形、矩形等以及長度超過200mm的晶體。
應用領域 1、石油勘探領域：多年來，NaI(TI)晶體一直在石油勘探領域得到廣泛應用，這主要取決于其出色的發光性能和較小的溫度效應。在核測井中，晶體工作在地下4000米左右深處，要承受地下1500C-2000C的高溫和一定的沖擊震動，因此要求閃爍體要有較高的發光效率，及較小的溫度效應。目前應用在該領域的晶體規格最大為Φ62 mm×302 mm，并且由于焊接封裝窗口的成功開發，晶體的整體質量達到國際先進水平，可在175℃的條件下使用。
2、環境監測用晶體：這個領域主要是行業界對生產、生活、工作環境、野外核輻射的監測。所用晶體尺寸小，無高溫要求，但對晶體的閃爍性能及密封性要求較高。目前應用在該領域的晶體規格為φ5mm×5mm～Φ80 mm×80mm之間。
3、核醫學用晶體：這個領域使用的晶體分為兩種。
⑴ 同位素治療儀用晶體：這種晶體尺寸較小，但加工復雜（圓柱縱、橫向需要打孔），加工時廢品較多，對加工設備有較高的要求。目前多家核醫療儀器公司應用多種井型晶體產品，規格在φ50mm×60mm左右。
⑵ γ相機用晶體：此種晶體為薄圓片形，由于其尺寸大，難加工，成品率極低，目前國內無一家公司生產。“六五”期間晶體院曾立項進行Φ330mm×12mm NaI(TI)晶體的研究，并提供樣品進行了相關性能測試，積累了一定的研制經驗。現生產的核醫學用晶體常用規格為φ1mm×3mm～Φ160 mm×90mm之間。
4、工業CT用晶體：繼計算機斷層掃描（CT）技術在醫療診斷上獲得應用后，CT技術工業應用的發展引人注目。與超聲、射線照相等傳統方法相比，工業CT的檢測速率快、分辨率高、測量工件不接觸被測部位，其工作不受被測物的溫度、內部壓力或表面狀況的影響，可實現對被測物體的無損傷檢測。
工業CT正在邁入工業生產過程的在線實時質量控制和工業設備的在線安全檢查等領域。例如：（1）冶金行業的鋼水流動速度、鋼板的厚度及缺陷檢驗。（2）直縫鋼管、鍋爐焊管、螺旋鋼管的在線及焊接檢測。（3）汽車、摩托車輪轂及各種零件在線檢測。（4）煙草行業條裝在線檢測。（5）壓力容器在線檢測。（6）橡膠行業飛機、汽車輪胎在線檢測等。該技術已廣泛應用于國防、冶金、石油化工、機械制造、橡膠塑料等行業。目前工業CT的探測器所采用的晶體主要有NaI(TI)、BGO 和CWO。目前應用在工業CT領域的NaI(TI)晶體規格為φ8mm×5mm～Φ30 mm×25mm之間。
5、核物理：長期以來，核物理研究中需要的探測器，主要使用NaI(TI)。開始時每個探測器只有一支NaI(TI)晶體，最后達到Φ500 mm×500mm，另一個改進是采用許多NaI(TI)晶體做成的列陣。
6、高能物理：高能物理中需要閃爍晶體的尺寸和數量都很大。早期，美國斯坦福大學直線加速器采用的“晶體球”是大型NaI(TI)探測器的典型代表之一，它是由672個NaI(TI)晶體單元做成的一個內徑為25厘米的球。后來，隨著CsI(TI)和 BGO晶體生長技術的成熟，其逐漸取代NaI(TI)晶體在高能物理領域得到應用。相對于NaI(TI)晶體，CsI(TI)和 BGO密度大、輻射長度短、不吸潮、讀出采用光電二極管，比光電倍增管體積小，所以更適合在高能物理方面的應用。例如西歐核子研究中心采用BGO建造了電磁量能器，在Crystal Barrel中采用了大量CsI(TI)晶體；日本京都大學采用540根70mm×70mm×300mm純CsI晶體建造了一個探測器；我國中科院高能物理研究所在05年對正負電子對撞機的改造工程中也大量使用了CsI(TI)晶體。
