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温度检测在日常生活、工业生产、科学研究、生物医疗等众多方面都有极其重要的地位。基于发光材料的非接触式荧光测温方法具备快速、准确、灵敏等特点,避免了接触式测温由于热传递能量损失造成的误差,同时突破了测温环境的局限性,可以在高温、高压等多种极端环境下工作,因而近年来受到广泛的关注。但是,发光材料的荧光效率低下,荧光温敏性较差,并且激发方式相对单一,这些问题依然限制着荧光测温技术的发展。目前,应用较为广泛的荧光激活剂主要是过渡金属离子和稀土离子。此外,石榴石结构的材料由于具有稳定的物理化学性质,是荧光基质材料的重要研究对象。为解决荧光测温技术面临的难题,本文对金属离子掺杂的石榴石结构荧光材料的发光特性和测温特性进行深入的探究。通过高温固相法合成了一系列Cr3+离子掺杂的Y3Al5O12荧光粉,分析了Cr3+掺杂浓度、烧结温度、助熔剂等条件对Cr3+发光特性的影响与机制,并依据研究结果对制备工艺进行深度优化;通过Tanabe-Sugano图、激发光谱、低温光谱和构型坐标图,分析了Cr3+的荧光发射和猝灭机制。在405 nm激光激励下,研究了Cr3+离子光致发光的温度特性,并探索了其在荧光测温方面的应用。研究发现,Cr3+离子的荧光寿命随温度的升高而快速衰减,在303 K时最大相对测温灵敏度为0.96%K-1。为了进一步提高荧光强度,对Y3Al5O12中Al和Y的比例进行改变,研究发现,大量掺杂Al2O3能够使发光材料中生成新的固溶体结构,导致Cr3+近红外荧光强度大幅度增强。通过傅里叶变换红外光谱、激发光谱、光致发光光谱等技术分析了Al2O3的掺入对荧光特性的调节机制,并根据荧光光谱的温度依赖特性,分析了改进的Cr3+掺杂钇铝石榴石发光材料在多模态荧光温度传感技术方面的应用。研究发现,基于Cr3+的荧光寿命,可获得的最大相对测温灵敏度约为0.8%K-1（500 K）,而根据~2E和~4T2热耦合能级的荧光强度比测温法,在303 K时最大相对测温灵敏度为0.977%K-1。此外,本文提出基于405 nm激光和694 nm发射峰的比率测温方案,在773 K时最大相对灵敏度为1.04%K-1。通过高温固相法合成了Y3Al5-xGaxO12:1 mol%Tm3+-10 mol%Yb3+（x=0、1、2、3、4、5）系列样品,研究了Ga3+掺杂对石榴石结构和Tm3+上转换荧光特性的影响。通过XRD、傅里叶变换红外光谱、拉曼光谱、光致发光光谱等技术系统研究了Ga3+掺入对YAG-YAGG-YGG体系结构的不对称性、共价性、最大声子能量等参数的影响与机理。研究发现,在980 nm激光激发下,Tm3+上转换荧光强度随着Ga3+离子掺杂量的增加而显著增强,相比于YAG样品,YGG结构中Tm3+的荧光强度增强5倍。探索了Y3Ga5O12:1 mol%Tm3+-10 mol%Yb3+中Tm3+上转换荧光的温度依赖特性,研究发现,该材料具备良好的测温重复性和优异的热稳定性,基于Tm3+:~3F2,3/~3H6热耦合能级的比率测温方法,能够得到最大绝对灵敏度约为0.107%K-1（773 K）,最大相对灵敏度约为2.85%K-1（303 K）。通过高温固相法合成了Y3Al5O12:1mol%Cr3+、Y3Al5O12:10 mol%Yb3+-1 mol%Cr3+和Y3Al5O12:1mol%Er3+-10 mol%Yb3+-1 mol%Cr3+荧光粉,在980 nm激光泵浦下,探索了不同掺杂体系中Cr3+离子上转换发光特性。研究发现,在Er3+-Yb3+-Cr3+共掺杂系统中,更容易实现对Cr3+离子的敏化,在近红外激光抽运下获得Cr3+离子高强度荧光辐射输出。采用高温固相法制备了Y3Al5-xGaxO12:1 mol%Er3+-10 mol%Yb3+（x=0、1、2、3、4、5）系列样品,分析了Ga3+掺杂对Er3+-Yb3+体系上转换发光特性的影响。研究发现,引入Ga3+离子能够大幅度增强Er3+上转换荧光强度;基于Judd-Ofelt理论计算了Er3+在不同Ga3+掺杂的材料中的光谱参数,结果表明,Er3+配位环境的不对称性和共价性随Ga3+的掺杂而提升,对上转换荧光的增强具有重要意义。采用高温固相法制备Er3+-Yb3+-Cr3+共掺杂的Y3Ga5O12荧光粉,基于荧光光谱、激发光谱以及时间分辨光谱分析了980 nm激光激励下Er3+和Cr3+离子上转换荧光特性。研究发现,Er3+离子能够有效敏化Cr3+离子发光,并且随温度的升高,Er3+→Cr3+能量传递速率显著提升;基于荧光强度比方法,探索了Y3Ga5O12:1 mol%Er3+-10 mol%Yb3+-1 mol%Cr3+样品的荧光温度传感特性。结果表明,基于Er3+:~2H11/2→~4I15/2、~4S3/2→~4I15/2绿光段和Cr3+:~4T2→~4A2近红外光段的强度比,最大相对测温灵敏度约为0.74%K-1（773 K）,基于Cr3+:~4T2→~4A2跃迁的荧光强度,最大相对灵敏度为1.3%K-1（303 K）。