В связи с трудностями извлечения слабого сигнала поглощения и наложения спектральных линий при обнаружении следовых количеств водяного пара и его изотопов водорода и кислорода в условиях низкого давления и динамических условий предложен метод обнаружения на основе техники модуляции длины волны (Wavelength Modulation Spectroscopy, WMS). В качестве источника лазерного излучения используется распределенно-обратносвязанное полупроводниковое лазерное устройство (Distributed Feedback Laser, DFB) с центральной длиной волны 1,863 мкм. Построено миниатюрное устройство обнаружения с эффективным оптическим путем 12 м и объемом абсорбционной камеры 80 см³, осуществляющее одновременное обнаружение H₂¹⁶O, H₂¹⁷O, H₂¹⁸O и HDO при однократном сканировании. Путём проведения калибровочных экспериментов с использованием различных эталонных образцов воды установлена зависимость между отношением интегральных площадей слабых изотопных каналов к референсному каналу и стандартным истинным значением, что позволяет измерять изотопные отношения и значения δ для водяного пара. Результаты эксперимента показывают линейную зависимость между интегральными площадями изотопных профилей и давлением водяного пара, где коэффициенты корреляции R² превышают 0,99; при стационарном давлении 340 Па оптимальное время интегрирования для каналов δD, δ¹⁸O и δ¹⁷O составляют соответственно 18, 23 и 20 секунд, с минимальными смещениями Аллана 2,015‰, 3,636‰ и 1,317‰; эксперименты по имитации лунного реголита подтвердили возможность отслеживания динамических изменений изотопов в процессе адсорбционной фракционирования, время отклика давления от 10% до 90% составляет 71 с в текущих экспериментальных условиях; по сравнению с методом прямого поглощения при 2,731 мкм и эффективной длиной пути 25 м полученные значения δD демонстрируют согласованную тенденцию изменений. Представленный метод позволяет выполнять количественные стационарные и динамические измерения водяного пара и его изотопов в условиях низкого давления и может служить технической поддержкой для компактного ин-ситу мониторинга водяного пара и изотопов водорода и кислорода в условиях низкого давления и динамических процессов.

водяной пар при низком давлении;водородно-кислородные изотопы;спектроскопия с модуляцией длины волны;изотопное восстановление