CRDS 技術如何讓氣體檢測進入 “秒級精準” 時代？

一、光腔衰蕩光譜(CRDS)技術簡介

光腔衰蕩光譜（Cavity Ring-Down Spectroscopy）技術是一種基于光腔中循環(huán)光的吸收率的高靈敏度的吸收光譜檢測技術。該技術可應用于物理、大氣、環(huán)境和分析化學，也可應用于燃燒科學、物理學、醫(yī)學診斷和生物學。

光學諧振腔是光腔衰蕩光譜（CRDS）檢測技術中最為核心的構成部件，它主要采用兩片具有超高反射率（≥99.99%）的腔鏡構成激光往復反射的衰蕩光路，在大大提升了光腔內反射次數(shù)的同時，也可形成極長的吸收光程，從而實現(xiàn)超高精度的氣體吸收光譜監(jiān)測功能。

二、光腔衰蕩光譜（CRDS）技術原理

光腔衰蕩光譜技術與其他直接吸收光譜法不同的是，后者是通過測量對比光通過樣氣前后的能量變化來得到光的吸收強度從而推算出氣體濃度，而光腔衰蕩根據(jù)光在樣品腔內的衰蕩時間來得出能量衰減率從而推算出腔內待測氣體的濃度。光的衰減時間被稱為腔衰蕩時間，與腔內的所有損耗成反比。因此，通過測量樣品腔內的光衰減時間（而不是總強度），可以確定吸收率，直接提供絕對尺度上的損耗。在樣品腔不通入任何氣體的情況下，損耗僅由空腔反射鏡的反射率決定，而在空腔內通入樣氣候會導致更大的光損耗，從而縮衰蕩時間。

光腔衰蕩（CRDS）系統(tǒng)通過測量分析激光衰蕩信號時間，實現(xiàn)痕量氣體的高精度檢測。這其中，需要對激光器、衰蕩腔、探測器進行一系列的控制、信號采集和數(shù)據(jù)分析，主要功能包括：腔模調制、共振信號強度過閾判斷、激光高速關斷、衰蕩信號采集、衰蕩時間擬合等。CRDS系統(tǒng)的控制過程大多用分離的電學儀器進行搭建，這里面包括示波器、信號源、時序發(fā)生器等一系列設備，體積龐大，不利于小型化CRDS系統(tǒng)的構建?；诖?，我們推出了具有高度集成度的CRDS主控單元，將以上功能集成為一個單獨的模塊，體積小巧，功能強大，方便用戶快速搭建小型化CRDS測量系統(tǒng)。

       智感環(huán)境依托CRDS技術的深厚積累，在儀器研發(fā)上持續(xù)發(fā)力，其開發(fā)的高精度溫室氣體分析儀和高精度水汽氫氧同位素光譜儀展現(xiàn)出優(yōu)勢與廣闊應用前景。在高精度溫室氣體分析儀方面，智感環(huán)境深度優(yōu)化光腔結構與激光調制算法，實現(xiàn)對二氧化碳（CO?）、甲烷（CH?）、氧化亞氮（N?O）等多種溫室氣體的同步高精度檢測。儀器采用模塊化設計，可根據(jù)不同監(jiān)測需求靈活調整檢測氣體種類與量程，測量精度達到CO? ±0.1 ppm、CH? ±0.1 ppb，時間分辨率最快可達秒級。該設備不僅適用于大氣本底站、城市環(huán)境監(jiān)測，還能在工業(yè)園區(qū)、垃圾填埋場等復雜場景中，精準捕捉溫室氣體排放源的時空變化，為碳排放核算與減排策略制定提供可靠依據(jù)。