Angesichts des Bedarfs an einer empfindlichen Detektion von gasförmigen Schadstoffen in Kernanlagen wurde eine Technologie zur Detektion von Kohlendioxid 14CO2 basierend auf der spektralen Absorption von Resonanzkammervibrationen in Kombination mit einem Quantenkaskadenlaser vorgeschlagen, was die Einrichtung eines spektralen Detektionssystems im mittleren Infrarot ermöglichte und eine empfindliche Detektion des Gases 14CO2 ermöglichte. Das System verwendet eine permanente V-förmige Resonanzkammer mit drei hochreflektierenden Spiegeln, was die spektrale Auflösung verdoppelt, ohne die optische Länge der Kammer zu erhöhen. Durch allmähliches und sequenzielles Scannen der Laserfrequenz zur Erfassung des Resonanzereignisses der benachbarten Kammern wurden Daten zur Dämpfung der Resonanzvibrationen erhalten, während gleichzeitig eine vollständige spektrale Messung des Moleküls vorgenommen und das Signal-Rausch-Verhältnis des optischen Resonanzspektrums sichergestellt wurde. Um Änderungen der Erfassungsposition aufgrund von Schwankungen der Kammerlänge und der Laserfrequenz zu vermeiden, wurde die Treppenspannung dynamisch im Experiment korrigiert, was eine langfristige stabile Messung des optischen Spektrums des Gases 14CO2 ermöglichte. Die Allan-Varianzanalyse ergab eine Nachweisgrenze des Systems von 5×10^-10 cm^-1, wobei die minimale nachweisbare Konzentration von 14CO2 bei 1,2×10^-12 lag. Diese Technologie kann zur Überwachung von radioaktiven Kohlendioxidemissionen in Kernkraftwerken eingesetzt werden.

Spektraldetektion; Laserabsorption; Optisches Resonanzspektrum; Radioaktives Kohlendioxid