二酸化炭素（Carbon Dioxide、CO₂）は地球の気候および生態系の調節に重要な役割を果たす主要な温室効果ガスです。微量のCO₂濃度を正確に検出することは温室効果の評価において非常に重要です。一般に、気体分子は中赤外領域で強い吸収を示し、高感度な検出が可能です。したがって、4.219 μmの中赤外波長帯のバンド間カスケードレーザーを光源とし、可変半導体レーザー吸収分光法（Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy、TDLAS）を組み合わせた小型CO₂モニタリング装置を設計しました。異なる標準ガス濃度で装置を校正し、Allan分散の解析により積分時間8.7秒での検出限界が16.6×10^-9であることを導き出し、温室効果研究に求められる高感度なCO₂計測要求を満たしました。装置を用いて大気中のCO₂を8日間連続でモニタリングし、市販機器LGRとの比較により小型CO₂モニタリング装置の信頼性および中赤外光源とTDLAS技術を組み合わせたガス濃度検出法の大気中CO₂の正確な測定の実現可能性を十分に検証しました。本システムは構造が簡単で、小型、低消費電力、軽量であり、宇宙基盤無人機プラットフォームのCO₂モニタリング能力構築の技術的支援を提供します。

レーザー吸収分光法;二酸化炭素;中赤外可変ダイオードレーザー;直接吸収;小型化