科研人员提出了一种基于可调谐红外激光直接吸收光谱的新方法，用于精确测量甲烷中的双取代同位素体¹³CH₃D，并利用其进行甲烷同位素温度计研究。使用TILDAS仪器，配备两个连续波量子级联激光器（QCLs），一个激光器调谐到8.6 μm，用于测量¹³CH₃D、¹²CH₃D和¹²CH₄；另一个激光器调谐到7.5 μm，用于测量¹³CH₄，选择8.6 μm波段（ν4带）的特定吸收线，避免来自主要同位素体（如¹²CH₄）的干扰，利用HITRAN数据库（高分辨率透射分子吸收数据库，记录大气中各种重要分子的不同光谱波段吸收光的具体信息）确定吸收线参数，确保低干扰和低温依赖性。采用Voigt线型（综合考虑了温度和压力效应，去最优化地匹配实验测到的光谱曲线）进行最小二乘光谱拟合，计算各同位素体数密度，通过平衡常数K(T)和Δ¹³CH₃D定义，关联¹³CH₃D丰度与形成温度。

该方法对10 mL STP（标准温压）甲烷样品，Δ¹³CH₃D测量的精度达0.2‰（2σ），准确度0.7‰（2σ），小样品（0.5 mL STP）可测，但精度较低（±0.6‰），温度估算不确定性：±7°C（25°C时）和±20°C（200°C时），商业高纯度甲烷和MIT天然气样品的Δ¹³CH₃D值对应表观温度151–212°C，与热成因甲烷的“气体窗口”一致，证明TILDAS能够区分甲烷的生物源和热成因源。

上述研究中使用到的设备为TILDAS双激光甲烷团簇同位素测量系统，其核心包括两个分别调谐至8.6 μm和7.5 μm波段的连续波量子级联激光器、一个有效光程长达76米的像散多通赫里奥特吸收池，以及一个高稳定性的温控与静态进样系统。该设备通过精确控制样品压力与温度，并对特定波长的甲烷同位素体吸收线进行Voigt线型光谱拟合，实现了对丰度极低的双取代甲烷同位素体¹³CH₃D的无损、高精度直接测量。

由澳作公司代理的Aerodyne甲烷团簇同位素测量系统快速、高精度测量甲烷团簇同位素。该产品的技术优势如下：

• 避免同量异位素干扰：TILDAS技术通过探测分子独特的红外振动光谱而非质荷比，从根本上避免了质谱法中的同量异位素干扰问题。通过精确选择¹³CH₃D的专属吸收线并进行测量，即可直接、选择性地获取其浓度信息，而无需担心其他质量数相同的离子（如¹²CH₂D₂⁺或加合离子）造成干扰。

• 高精度测量：60min测量时间及5ml的标准样本，精度优于0.2‰（1σ），堪比IRMS，在保持高精度的前提下，甲烷团簇同位素测量系统所需的样本量更少，分析速度更快，实现了对微量珍贵样品的高分辨率溯源，提升了甲烷源解析模型的约束能力，更准确地评估生物源、热成因源和非生物源的比例，从而更精确地核算碳通量。