Kohlendioxid (Carbon dioxide, CO₂) ist das wichtigste Treibhausgas in der Atmosphäre, das durch eine hohe Grundkonzentration und geringe jährliche Schwankungen gekennzeichnet ist. Daher ist die hochpräzise Überwachung seiner Konzentration ein wichtiger Schritt zur Erreichung der "Doppel-Kohlenstoff"-Ziele. Dieser Artikel basiert auf der Technologie der kontinuierlichen Wellen-Hohlraumabklingenspektroskopie und stellt eine CO₂-Gassensoreinrichtung mit einer Nachweisempfindlichkeit bis in den ppb-Bereich vor. Im System wurde die CO₂-Absorptionslinie mit einer Zentralwellenlänge von 6251,760 cm^-1 ausgewählt, ein Quarzglas-Fabry-Pérot-Resonator mit extrem hoher Feinheit (>300.000) und hochleistungsfähige Temperatur- und Druckregelmodule entworfen. Die Temperatur- und Druckänderung des Gases im Hohlraum beträgt innerhalb von 24 Stunden weniger als 0,07 ℃ bzw. 15 Pa. Die Allan-Varianz zeigt, dass das System bei einer optimalen Integrationszeit von 303 s eine Nachweisgrenze von 0,7×10^-12 cm^-1 erreicht, was einer minimal detektierbaren CO₂-Konzentration von 1,6 ppb entspricht. Im großen CO₂-Konzentrationsbereich beträgt der lineare Korrelationskoeffizient der Systemantwort 0,99994. Schließlich führte das System eine zweitägige kontinuierliche Überwachung der atmosphärischen CO₂-Konzentration mit einer Ansprechzeit von 10 s durch, deren Ergebnisse mit den Überwachungsdaten kommerzieller Instrumente (Picarro, G2401) sehr gut übereinstimmen, wobei die relative Abweichung nach Ausschluss von Einflüssen der menschlichen Atmung besser als 6‰ ist. Das System zeichnet sich durch eine einfache Struktur, geringe Kosten und eine extrem hohe Empfindlichkeit aus und bietet ein breites Anwendungspotenzial im Bereich der Spürgasmessung.

CO₂-Erkennung; optische Sensorik; Hohlraum-Abklingespektroskopie; extrem hohe Empfindlichkeit