Диоксид углерода (Carbon dioxide, CO₂) является основным парниковым газом в атмосфере, характеризующимся высоким фоновым концентрацией и небольшими годичными изменениями. Поэтому высокоточный мониторинг его концентрации является важным звеном в достижении целей "двойного углерода". В данной статье на основе технологии пространственно-волнового колебательного спектроскопического метода сформирована установка для детектирования газа CO₂ с чувствительностью до уровня ppb. В системе выбран центральный длина волны 6251.760 см^-1 линии поглощения CO₂, разработан сверхвысокоточный (более 300 000) кварцевый резонатор Фабри-Перо и высокоэффективные модули контроля температуры и давления. Изменения температуры и давления газа внутри резонатора за 24 часа составляют менее 0,07 ℃ и 15 Па соответственно. Результаты оценки дисперсии Аллана показывают, что при оптимальном времени интеграции 303 секунды система достигает предела обнаружения 0.7×10^-12 см^-1, при этом минимальная обнаруживаемая концентрация CO₂ составляет 1.6 ppb. В широком диапазоне концентраций CO₂ коэффициент линейной корреляции отклика системы равен 0.99994. Наконец, система осуществила двухдневное непрерывное наблюдение концентрации CO₂ в атмосфере с временем отклика 10 секунд, результаты которого высоко согласуются с данными коммерческого инструмента (Picarro, G2401), а относительное отклонение после устранения воздействия дыхания человека составляет менее 6‰. Система характеризуется простой конструкцией, низкой стоимостью и очень высокой чувствительностью, что открывает широкие перспективы применения в области мониторинга следовых газов.

обнаружение CO₂; оптические датчики; спектроскопия колебаний резонатора; сверхвысокая чувствительность