近年来,随着环境检测、过程监测、医学检测等行业的发展,市场对于高精度痕量气体检测技术的实时性、超高灵敏度、通用性、环境适应性等方面的要求越来越高。但是,基于化学分析、质谱-色谱分析、半导体气体传感器等技术的传统检测方式很难满足这样的要求。于是,以腔增强吸收光谱技术（CEAS）、腔衰荡吸收光谱技术（CRDS）、可调谐半导体激光吸收光谱（TDLAS）技术等为代表的激光光谱技术由于具有超高灵敏度,低交叉响应,高稳定性等不可替代的优势,逐渐成为痕量气体领域研究的热点。本文基于腔衰荡激光光谱技术,设计并搭建了使用7.6μm中红外量子级联激光器作为光源的腔衰荡激光光谱痕量气体检测系统,对大气中的甲烷（CH₄）和氧化亚氮（N₂O）进行了高精度的检测分析,探讨了水汽对系统的干扰。主要研究内容有:（1）搭建了国内首套使用7.6μm中红外量子级联激光器作为光源的腔衰荡激光光谱检测系统,详细探讨了系统的误差来源,定量地分析了温度波动对测量结果的影响,并通过对温度影响的修正,使系统吸收系数测量灵敏度达到2.32×10^-10cm^-1,比已报道的同类系统灵敏度提高了近一个数量级。（2）使用本系统对大气中的痕量成分进行了研究,确定了在1290cm^-1到1380cm^-1波段上对CH₄和N₂O四个最佳的检测区间。并通过实验分析了空气中微量水汽对测量结果的影响,探讨了气体池的水汽缓释现象,最终实现了对CH₄和N₂O的2ppbv（十亿分之一体积比）检测精度。（3）发明了一种用于激光光谱痕量气体检测系统的气体深度干燥方法,通过腔内外两套干燥系统联用,实现了气体池内待测气体中水汽浓度长时间保持在不影响检测浓度的痕量水平。