近赤外（NIR）キャビティリングダウン分光法を使用した大気CH4の13C/12Cの測定

近赤外（NIR）連続波キャビティリングダウン分光法（CW-CRDS）デバイスは、地球上および最終的にMARSで大気CH4の同位体組成の季節変化を測定することを目的として開発されました。システムは、3つの分散フィードバックレーザーダイオード（DFB-LDS）で構成されており、そのうち2つは（12）CH4および（13）CH4の吸収ラインピークに合わせて調整されました。それぞれ、6050.766 cm（-1）でベースラインを測定した3分の1。複数のレーザー設計により、システムの長期的な安定性が向上し、データ収集率が向上しました。半導体光アンプ（SOA）を使用して、キャビティリングダウンイベントを開始することにより、取得頻度がさらに増加し​​ました。この領域のCH4のライン強度は、最も強力な中IR吸収帯のライン強度の200倍の弱いものであるにもかかわらず、このNIR領域では、超高反射ミラーと組み合わされた高い繰り返し速度は、このNIR領域で正確な同位体測定をもたらしました。現在のシステムの検出限界は1.9×10（-12）cm（-1）で、100トルでのCH4の10 PPTVに対応しています。1.9 ppMV CH4を含む周囲の空気サンプルの場合、CH4のΔ（13）Cは-48.7±1.7‰（1σ）であると判断されました。

A near-infrared (NIR) continuous-wave-cavity ring-down spectrometry (CW-CRDS) device was developed with the goal of measuring seasonal changes in the isotopic composition of atmospheric CH4 on Earth and eventually on Mars. The system consisted of three distributed feedback laser diodes (DFB-LDs), two of which were tuned to the absorption line peaks of (12)CH4 and (13)CH4 at 6046.954 cm(-1) and 6049.121 cm(-1), respectively, and a third that measured the baseline at 6050.766 cm(-1). The multiple laser design improved the long-term stability of the system and increased the data acquisition rate. The acquisition frequency was further increased by utilizing a semiconductor optical amplifier (SOA) to initiate cavity ring-down events. The high repetition rate combined with the superhigh reflectivity mirrors yielded precise isotopic measurements in this NIR region, even though the line strengths of CH4 in this region are 200 times weaker than those of the strongest mid-IR absorption bands. The current system has a detection limit of 1.9 × 10(-12) cm(-1), corresponding to 10 pptv of CH4 at 100 Torr. For ambient air samples that contained 1.9 ppmv CH4, the δ(13)C of the CH4 was determined to be -48.7 ± 1.7‰ (1σ).