核産業の冷却配管内における冷却剤の濃度を監視するために、現在の測定機器が環境干渉や媒体の沈着、分散型多点監視の困難さなどの問題を抱えていることを踏まえ、層状ポリイミド（Polyimide、PI）を基盤とした光ファイバー・ブラッグ・グレーティング（Fiber Bragg Grating、FBG）濃度センサーを設計した。PI薄膜の吸水特性、水分子の拡散原理、およびFBG伝感理論を組み合わせて、層状PI薄膜を基にしたFBG濃度センシング機構を研究し、層状PI薄膜FBG濃度センサーを設計・作製した。最後に、濃度測定実験プラットフォームを構築し、濃度センシング実験を実施し、被覆された層状PI薄膜FBG濃度センサーによる塩化カリウム（KCl）溶液の濃度特性曲線を得て、その感度およびヒステリシス特性を解析した。実験結果は、濃度と波長変動量が線形関係にあることを示し、濃度特性曲線の適合度は0.9942であり、正逆走行の出力最大差は35 pmであり、センサーの平均感度は157.6 pm/(mol·L^-1)であった。これは、同条件下で単層リング状PI薄膜FBG濃度センサーおよび腐食型FBG濃度センサーの感度のそれぞれ7.4倍および49.1倍に相当する。このセンサーは、核産業配管における冷却剤濃度測定の新たな方法を提供し、高感度、安全性、電磁干渉耐性などの利点を有する。

光ファイバー・ブラッグ・グレーティング;濃度;層状ポリイミド;高感度