CRDS 技术如何让气体检测进入 “秒级精准” 时代？

一、光腔衰荡光谱(CRDS)技术简介

光腔衰荡光谱（Cavity Ring-Down Spectroscopy）技术是一种基于光腔中循环光的吸收率的高灵敏度的吸收光谱检测技术。该技术可应用于物理、大气、环境和分析化学，也可应用于燃烧科学、物理学、医学诊断和生物学。

光学谐振腔是光腔衰荡光谱（CRDS）检测技术中最为核心的构成部件，它主要采用两片具有超高反射率（≥99.99%）的腔镜构成激光往复反射的衰荡光路，在大大提升了光腔内反射次数的同时，也可形成极长的吸收光程，从而实现超高精度的气体吸收光谱监测功能。

二、光腔衰荡光谱（CRDS）技术原理

光腔衰荡光谱技术与其他直接吸收光谱法不同的是，后者是通过测量对比光通过样气前后的能量变化来得到光的吸收强度从而推算出气体浓度，而光腔衰荡根据光在样品腔内的衰荡时间来得出能量衰减率从而推算出腔内待测气体的浓度。光的衰减时间被称为腔衰荡时间，与腔内的所有损耗成反比。因此，通过测量样品腔内的光衰减时间（而不是总强度），可以确定吸收率，直接提供绝对尺度上的损耗。在样品腔不通入任何气体的情况下，损耗仅由空腔反射镜的反射率决定，而在空腔内通入样气候会导致更大的光损耗，从而缩衰荡时间。

光腔衰荡（CRDS）系统通过测量分析激光衰荡信号时间，实现痕量气体的高精度检测。这其中，需要对激光器、衰荡腔、探测器进行一系列的控制、信号采集和数据分析，主要功能包括：腔模调制、共振信号强度过阈判断、激光高速关断、衰荡信号采集、衰荡时间拟合等。CRDS系统的控制过程大多用分离的电学仪器进行搭建，这里面包括示波器、信号源、时序发生器等一系列设备，体积庞大，不利于小型化CRDS系统的构建。基于此，我们推出了具有高度集成度的CRDS主控单元，将以上功能集成为一个单独的模块，体积小巧，功能强大，方便用户快速搭建小型化CRDS测量系统。

       智感环境依托CRDS技术的深厚积累，在仪器研发上持续发力，其开发的高精度温室气体分析仪和高精度水汽氢氧同位素光谱仪展现出优势与广阔应用前景。在高精度温室气体分析仪方面，智感环境深度优化光腔结构与激光调制算法，实现对二氧化碳（CO₂）、甲烷（CH₄）、氧化亚氮（N₂O）等多种温室气体的同步高精度检测。仪器采用模块化设计，可根据不同监测需求灵活调整检测气体种类与量程，测量精度达到CO₂ ±0.1 ppm、CH₄ ±0.1 ppb，时间分辨率最快可达秒级。该设备不仅适用于大气本底站、城市环境监测，还能在工业园区、垃圾填埋场等复杂场景中，精准捕捉温室气体排放源的时空变化，为碳排放核算与减排策略制定提供可靠依据。