切伦科夫荧光成像作为一种光学放射性核素成像是近年来新兴的一门分子影像技术。切伦科夫辐射(CR)产生的带电粒子穿过电介质的速度超过了光在该介质中的速度。该理论在近100年前就有详细的描述，但是切伦科夫辐射(CR)最近才应用到生物医学成像领域。该模式具有相当大的潜在利润好处，因为它能够使用广泛的发光成像设备，用来可视化的临床诊断(所有PET放射性同位素)和许多放射性核素治疗。在近几年的研究中，切伦科夫光信号弱，采集时间长的缺点一直得不到很好的解决，这严重制约了它临床应用的进展。本文提出了一种新的成像方法即基于增感屏的辐射发光成像(Radioluminescence imaging, RLI)，它采取的是在光源与成像设备之间添加一个增感屏。增感屏能够将核素的高能射线转换成可见光。这种转换的发光效率远远大于1，能够起到增强的作用；转换后的可见光再经过光学设备采集，就会变得比较容易。在实践中得出辐射发光相对于切伦科夫发光具有信号强，采集时间短的优势。　　本文从切伦科夫荧光成像入手，探究了切伦科夫荧光成像的临床甲亢成像应用；但是信号弱，穿透性不足等缺点，制约着切伦科夫荧光成像的临床应用。之后探究了增强切伦科夫光学信号的方法；研究了稀土材料(Gd2O2S:Tb)的辐射发光成像，并在此基础之上开始探究稀土材料如何均匀涂抹一层膜并用于观测甲亢的方法。紧接着本文提出了基于增感屏的辐射发光成像系统。在搭建的系统基础上，对体外辐射发光二维成像进行了详细的探究，包括对辐射发光可行性探究、浓度基本规律探究、距离基本规律探究、穿透基本规律探究。辐射发光可行性探究证明了光的来源问题和可行性。浓度规律、距离规律的探究从数学角度给出了推理过程，证明了它们分别具有线性关系、平方反比关系。穿透规律的探究验证了生物组织能够被γ射线穿透和对成像无影响的结论。在进行完体外辐射发光二维成像探究后，本文又进行了在体辐射发光二维成像的探究,包括小鼠成像和临床甲亢成像。小鼠辐射发光成像得出99mTc最终代谢汇集到小鼠胃部，临床甲亢的辐射发光图可以清晰的看到甲亢的信号。这两个在体实验结果都表明了基于增感屏辐射发光成像系统的可行性和有效性。