optical-fiber sensor for determining water content in organic solvents
TRANSCRIPT
���������� �� �� ��� ����������� ����� ������� �� ������� ������
��� ����� ���������� ���� �������� ����� ����!� ���� "��#�� ��$
��������� � ��� ����� ��� ��� ���� ������� ��������� ������ � ��� ���� ��� ��� ���� �����������
����� ���������� �������� ������� ! �����
"������� %& '�( )***+ �������� �� ���� �� ���� ) ������ )***+ �������� %, ������� )***
��������
-� ������� �������� �� �� ��� ����������� ����� ������� �� ������� ������ �� ��� ��������� � �� �� � .���� ���� �(�� %*����(��
�������� ������� ����� � ���������( ���� �� ��������� �����/0 -���� �������� ���������� �� ��� ��� ���� ������ ���� ���� ���� � ���
.���� ���� �(� � �����(����1�� ���� ���� ���� �� ��� ��� ���� �� � �(��������� �������� )��(���/(����(� �������(����� ��� � �(��
������������� ������ ������� ������( �������1�� �� ��� ��� ������ � ��� �������0 2�� ������ ������� �� � �� ��� ���
��� ������� �� ����� ������� �� ������� ������ 0 3���� �� � ���� �� �������� ��� ������� �� � � ���������( ���� �������� ��� ����
�� ��� � ��� ���������� ����0 2�� ����� �����( ��� �������������( �� ��� �� �� ��� ���4���� ��� ��������� ��� ������� 0 � )**% 5� �����
������ 3060 -�� ����� �� �����0
"��#��$ ������� �������� �� ��+ �������� �������1�����+ %*�-��(���������� ������+ 7����
� ���� ������
2�� ������������� �� ����� ������� � �� ��������� �� 8 ��
���� ���� ��������� ����� ��/����� ���������� � ��� ��
�������� 0 "������( � �� ����� �� �� ��� ����� � �(
�� ������� ������ � �� �� ���(��� ������� �� ��������
( 3�� ��� ���1 9%:0 2�� �� ��� ������� � � ��� �� �����
�/������ �� �� ������ ( ��������1��� ����� ��� ���8��
���( �(���� ���� � 4��������( �������� ���0 3�(�� �� ��0
9): ����� �� � ������� ����������� ����������� ������� �� ���
��8��� � � �� ��� ����������� ����� �� � ������� �����������
����������� ������� ������� � � �������� �� �������� �������
�� ��� ������ 0 2�� ������ ������� �������� (
;� ����� �� ��0 9<:� � �� �������� ����������������� ���
= ��������������> �(� �� ��� �����(����� �(��0 2�� �(�
���� �����(����1�� ���� �(��������� ������� ��������
�� ����� �(���������1�� ������ ������� 0 2�� ������
�� � ������� ��/���� �� ���������� ���� ��� �����
������� �� ������� ����� ��� ��� � ������ �� ��� �����
������ ���� ��� �; ����� �� �����0 ?� ��� �� ����������
�� �� ��� ����� � �( �� ������� ������ � �� ��� �������
������ �0 @� ����� ( ��� ���� �� ��� � � �� ��8(� �������
���� �� �������� ������ ��� ��������� ������� �� �� �� ���
���� ��� ��� �������� 9,�&:� ��� ��� ��� ������ ����� ��
(���� �1� �� �������� ������ ���������� ���� �� ���� ����
���������( ���� �� ������ ������� ��� �����������
����� ������� �� ������� ������ 0 2�� �/���������� �� ���
��� �� ����� �� ��� ������0
� ������������
�%�% &�������
-������� ������ �(����������� A-�;����B� ������ ������ C��8� �������� ��0� �� ����( �����1�� ������������0
2�� %*����(���������� ������ �� (���� �1�� ��������� ��
'����8� ��� ���8�� 9D:0 -�;���� �� ���� ������ ����
�������� ������ � � ( ����� ���������� ��� ��� � �
�� �/������� ���� ��1��� �� �/���� ��� ��� ������� ��
������� ������ ������������������( ���� -�)�<0 -�������
������ � � �� ��.�/�� �� ������� ���� ���(������� ���
������ ���� 0 2�� �� ������ ����������� �� ������� ������
������������������( ���� -�)�<0 2�� ������� �� ��������
( @"0 2�� )��(���/(����(� �������(���� A;E'-B � �� �
������� �����/ �� (���� �1�� �� ��� ��������( ���
�������� (' ������ ���(0 3��1��� ���(� ����� � �� � �
���(����1����� ��������� �� ������ �� ���� �������
"������ 0 2�� �����1��� ����� <�A��������/( ��(�B����(�
�������(���� A2 E'B �� ������ �� ���� �FG ��������
A3��H���B0 C�� .���� ����� ��� ������� �� ��� �������
�� ������� ������I����� ��/���� � �� ������ ��� ������1��
����� ���� �� � �����( ������� ���� %�&� %*J � �� �� )&��
�� �� ��� -������� 3 J& A)**%B ,<I,J
$ ����� ������� ������0
�' ��� ������K �4(�L����0����0���0�� A"0�#0 ��B0
*M)&�,**&N*%NO I �� ����� ������ � )**% 5� ����� ������ 3060 -�� ����� �� �����0
E@@K * M ) & � , * * & A * * B * * J , * � %
�� � ��0 -�� ������� ������ � �� �� ��� ���8 ����
�� ������ ��� ����� ���� ��������� ���� A< -P B �� ���������
��( ����� �� ����0 C�� ��� ������� �� �; �� �4����
������� � � ���� ����� ������� ���� �������� � ������ K
�; %0J<I%<0**� 3������I"��� �� ����� ������� A*0) '
������ ����� ��� ������ ������ ��� *0) ' ���; ���� ��/��
��� � ��B0 -�� ����� �������� ���� �� ����(����� �������
�����0 �; ��� ������� ���� ��������� ���� � �; �<
����� �; ����� A �������B0
�%�% ����� �������
2�� .���� ����� ��� ������� ���� ��������� �� �
;������ 'Q&* ������.���������0 E�� �������� �� �� �����
��������� �� ����� ����� �� % � ���� ���� � ������ ���
�� Q �� ��� ��������� ��� �� D �� ���� ������ �� ����
3��H��� @� ������ �� ��� "� �����0 3( � ��� � �������(
�� ����� ���(A�����.�������(����B AE2C5B .����������
���� ��� ������� ��� ����� ������� �� � .�� ���� ��
%0& �� ����% � ��� � ���� ������ ���� A���8��� @� ����
���� � ���H����B0 2�� ��� ���� ���� ��� �� ��� ����
���� ��������� �� �� ( � ���������(����1����� ���������
A���� �����B �� ������� �� ��� .���������� ����0 2��
������� ��� � ������ ��� ���� ������ ���� ��� ���������
��� ����� ������� ������� ���� ��� ������� ��� ���
���� ��� ��� �� ��� ��� �� � ������( �������� ��� ������
��� �� ��������� �� ����� �����0 2�� ��������� ��� ��
��� �� ����� ����� �������� ��� �/�������� ����� ���
�������� ���� ��� ��� ��� ��� ����� ��� ����� ��� ���� ���
��� ���� ������0
�%(% �����
2�� ����( �� ������ ����� �� ��� ������� ������ ����
����� ( � ���� ������ ���� ������� � E2C5 .����������
����0 2�� �/�������� ��� ��� ��� ���������� �� ,Q* ���
&<) ������ � ��� �� ��������(0 2�� .�� ���� �� ��� �������
�� 8��� ��� ���� �� ) �� ����% ���������� ( ��� ���� ����������0 ���� ��� .���� ����� ����� ��( ������� � �����1���
��� ����� ������� � ��� ���� ��� ( ���0 2�� �4��������
.���� ����� ����� ��( � ��������0 3������ ��� �����
����( �� ������ ����� �� ��� �� �� �� � ��� ������� �����
��� ������� ���8 .���� ����� ����� ��( ������� � �� �����0
�%�% )*��� � +��� *�*�����
��� ����� ���� ���� ���� ����� ��� <* ��� �� &R
A�N�B ������ ����� �� ��� ���������( ���� �� ������ ����� ���
�������)���� ��� ������� �� ��(0 �����1����� �� ��� ���������
��� ���� ���� ��������� ( ����� ��� �� ��� ��( ����
����� %R A�N�B ������� ������� �� 2 E'� ��� �������
��������� �� ���� ������������ ����� ��� ������� ����������
��� ��� ����� ������� �� ��� ��� ������0 2�� ���� ����
�� ��� ����� ���� ������� ��� ������� �� ��( ����� � � ��
������ 9J:0 2�� �� ��� ������ ������� ���� ��������
� ��� ��� ��������� ��������� 9<:0 2�� ������� ;E'-�
�(� ��� ��1��� ���(� ����� AMDK%K< �� ������ �����B ����
��/�� ��� �� � ���� � �� ������ E2C5 �����0 �����������
��� ��� ���� ���� ������ ���� ��� ������� � ��� S6
��������� �� �������� ���� %* �� ���� ��� �������
�����/� ��� < � �� � �������� �����������0 -���� ��� S6
����������� ������� ��� ���(��� ������� ���� ����������
�(� ���������( �������1�� �� ���������( �� ��� �4����
�����( ���� ����� ��� �������� �� ������ ��( ���������
����� � ��� � ���� ���� �������� ����� �� �������� �� ���
�(� �� ��������0 2�� ������ ������� �������� ��
����� �� � �� ������� ����� � �0
� ������� �� ����������
(%�% ,��������� �*����� ��*��� ������������� � ���
���'� +���-�� *�� � � +��� �� ����� ������
����
2�� .���� ����� ������� ���������� ��� �� ��� �(��
�������1�� ���(�;E'- ������ ������� �� ������
������� ������ ��� ��� ����� �� 2��� %0 2�� ���(�;E'-
������� ��� ��� ���� �� ������ ���� ���( ��� ����� ��
�� ������ �� ��������� ������ 0 2�� �������( � ���������
2��� %
C����� ����� ������� ���������� ��� �� ��� ������ �� ������ ������
������ ��/ A��B ��� A��B ��� A���%B� � ��
7���� &*Q &<D M&% Q*0%* %0<<<*
?�����(���������� &*Q &<Q %*MQ <D0J% %0,<*&
'������� &*Q &<, M&Q <)0J* %0<)QQ
5������ &*Q &<, M&Q ),0&& %0<D%%
-������ &*Q &<D %*)Q )*0J* %0<&QQ
2;C &*Q &<Q %*MQ J0&Q %0,*&*
5��(� ������� &*Q &<, M&Q D0*) %0<J)<
���������� &%* &<) Q%* ,0Q*D %0,,&M
2������ &%* &<, QQ% )0&DQ %0,MD%
��;�/��� &*Q &<Q %*MQ %0QM %0<J,M
� ��8� ����0 ?��������� ��� ����0� @���/ �� ����������0
,, .% /��� �� ��% 0 ����� ��� 1������ 2 34 5����6 �(7�3
���� ��� ������� �������� ( ;� ����� �� ��0 9<: ��� ���
������� �� ��� ��� ��� �� ��� ��� �� � ���� ����
���� ���������� ���� ������ �����0 S ����(� �����������
��� ������ ������� � �� ����� �� ��� ���������� ������
����� ����� ��� � ���� �� ���������� �� .���� �����
������0 C��0 % ��� ��� ��8� ���� ��� �/�������� ��/�
���� ���������� �� ��� ������ ������� �������� �� ���
��� ��� ���8 �� ������ ������ 0 2�� ������ �� ������
�������( �� ��� ��8� ���� �� .���� ���� ��� � �� �����
( !������ �4������ 9Q:0
��� � ��� � ���
� )
��
�� %
)�� %� �) � %
)�) � %
� � ��� � ��)�)
� ��� ���� A%B
;���� ��� ������ ��8� ����� ��� ������ ��� � ������� ������ ��� ���������� A���%B� �� ��������(� � ����� ���
E����8> ��� ����� � �� ������ ����� ����� � ��� ������
���������� ��� ����� � ����/ �� ����������� � ����� �� ������
�����(� �� ��� � �/����� ��� ������ ���� ������ �������
�� ��������(0 @� 540 A%B� A�� %BNA)�� %B ����� ��� ��� ����
���� ���� �������� ( ��� ������ � �0�0 ��� ������ ������
������������� ��� �������� ���� �������� �� ������ �����
���� 0 ;���� A�) � %BNA)�) � %B �/��� � ��� ������� ����
��������� �����( ( �������� ���� ��������0 2�� ����������
������ ��� � ��� ���� � � �/��� �� ( ��� � �� � ��
C��0 %� ����� ��� ��� ������� ���� ��� �� ( ������ �����
����� �������������� �0�0 ����������� ������1�����(0 ���
������ ���� ��� ��8� ���� �� ��� ������ ������� ����
����� ������ ��� !������ ����0 2�� ���������� � ������
�� ��� ������� �� �������� ������ �� ��������� �������
������ 9M:� ������ ��� �������� ������ ��� �������������
����� � ���� ������ ���� ���� ��� %*����(���������� ������
������� �� ��� ��� ��� ���(0 2�� ���������� � 4����
�/�������� � ��� ������ �� ��������� 9M: �/������ ���
������ �� �������� ������ �� � ����� �� ��������� ������ �
����� �� ��� ���8 �� ���(� ����� � �������� �� ��� �������� ��
�������� ������ ��� ��� %*����(���������� ������ ��������
������ � ���������( ���� �� ��� ���(�;E'- �������
��8��� �� ���� �� �� ����� �� ��� ���������� ������
�����0
(%�% &������ #��� ������ �� ����� �������
2�� �������� �� ��� ������ ������� �������� ��� �
�/������� �� ������� ��� ������������� �� ����� �� �������
������ 0 @� �4���� �/�������� ������(�������� A2;CB ��
��8�� � � ����� �������� �� ������� ������0 C��0 ) ��������
��� ������ �� ����������� �������� �� ����� ������� �� ���
����� �� *I)*R A�N�B �� 2;C �� ��� �������� .���� �����
����� ��( ����� �� ��� ������ �������0 2�� ������ �� ��� �
�� ��� ������ ������� ����� ��� ����� ������� ���� * ��
)*R A�N�B0 @� ����� �(��������� �� �(�������� ������
������ ������� �� � �����0
(%(% !��*��� �� �� �����+����� ��� �*����+�����
2�� ������ ������� �� �4��������� ���� 2;C ���
��� ���� ��������� ����� ������� �� ���� ������ ��� �� ��� �
����� ����� �����( ��� �������������( �� ��� �� ��0 2�� ����
�� ��� � ����� �� ��� �������� .���� ����� ����� ��( ��
��������0 C��0 < ��� ��� ���� ��������� �� ��� � �� ���
������� �� �� �� ���� ������������( �/�� �� �� �����
������� �� %**� )*� Q ��� *0)R A�N�B �� 2;C0 2�� �������
�� ���� 4���� 4���8�( ���� ��� ����� ������� ����������
���� ������ 0 2�� ���������� ���� ����� ��� ����� �������
� ������� � ������ ����� �� ��������� �( ���� � ������ ��
� �����0 C��� C��0 , ��� �� � ������ ���� ��� ����� �����(
C��0 %0 2�� ��8� ���� ��� �/�������� ��/���� ���������� �� ��� ������
������� �� ������ ������ � 0 ����������� ������1�����(0
C��0 )0 2�� �������� ������ ����� ����� ��( ����� � � �������� �� �����
������� A�N�RB �� ��� ������ �* � ��� ������ ����� ����� ��( �� ��� ������
������� �/�� ��� �� ���������� 2;C+ � � ��� ������ ����� ����� ��( ��
��� ������ ������� �/�� ��� �� 2;C ������� ���� ��������� �����
�������0
.% /��� �� ��% 0 ����� ��� 1������ 2 34 5����6 �(7�3 ,&
��� �������������( �� ��� .���� ����� ����� ��� ��� ����
���(0 2�� �������� ������� ��������� A"0 0?0B ������� ����
����� ������� ������������� ��� ��� ������������� � Q ���
*0)R� ��� %0Q& ��� )0*%R� �� ��������(0
(%�% ���'�� ���+�����
@� ����� �� ������� ��� �������� ��� �� %*����(����������
������ ���� ��� ������ ������� ���� ��� ����� ��������
��� .���� ����� ����� ��( �� ������ ������� ��������� �(
�/�� �� �� .����� ����� ���� � ����� ������� �� QR A�N�B
�� ������������( �������� ����( ����� ��� ���� �� ���
�������� ��0 ?����� ��� ��������� ���� �� %&* ��� ���
.���� ����� ����� ��( ����� ������ %*D ��� MM A��������
���� B ���� � ���� �� %*) ��� � 0?0 �� )0&QR0 2�� �� ���
�������� ���� � %*����(���������� ������ �� ���������(
�������1�� �� ��� ������ �������� ����� �� ���� ��
���������( ���� �� ��� ������ �� ��� ����� �� � ����
���������� �� ������� ��� �(� ���� ��������0 2�� ������ ��
������� �������� ��� ��� ������� �� ��� � ���������� ���
��� ��� ������ ����� �� ��� � %������ � �0
(%4% ��� ��*��� � ���'� +���-�� *�� � � +���
� ��� ������ � ������ *�
- ��� �(� ��������� �� �� �� ������� � � �;� �� ��
���� ���������� ��� �� �� �������� � �� � �;� �� �����0 2��
.���� ����� ������ �� ��� �(���������1�� ���(�;E'-
������� �/�� �� �� �4���� ������� �� ��������� �; ���
���� �� C��0 ,0 C�� ��� ��� ������� �� �4���� �����
������� � ��� ������ ������� �/������ ���� ����������
����(� ���� � "0 0?0 �� %0*<� %0Q&R A� � DB� ���� �����
������� �� �; ,0<) ��� M0*M ���� ����������( ��� ����0
"� ��� � ���� ��� ���� ��� ������� �� ������ ) ���0 2��
�� �� � � ��������� � ���� �� �� ��� �; ��� �������0
� ����������
2�� ������ ������� ( ��� ���� %*����(����������
������ �����(����1�� �� � ��� ���� ����� S6 �����������
�� ��� ������� �� ��������� ����� ������� �� �������
������ 0 2�� ����(����� ����������� ���������� ��� �������
��� ����� �����(� �������������(� ��������� ������( ����
��������� ��� ��� ������ ( ��� ���� � ��� �������� �� ��
����� ��������� �� ����� �����0 2�� ����� �� .�����
������ ������� ( ��� ������� �� ����������� �����
�������� ��� � �( �� ����� ������� �� ������� ������ 0
�������� �������
2�� ���8 �� �������� ( ��� C��������� ��� ���
�������� ������� ������ A��0 )**J&**D ��� ��0
)MMJ&**DB� ��� 2������������ ?���������� �� '�������(
@��� ��( ��� ��� ������� ��������� �� ;���� E�������0
����������
9%: '0 3��� 70"0 ���1� - ���� ����� �� �� ��� ����� �� ������� ������
� �� �� ���(��� �������� 2������ D A%MM,B MM<IMMM0
9): �0 3�(��� "030 '���������� -0�0 '�(� � 50"0 C���� � �0"0 !����
;����������� �� �� ��� ����� �� ������ � -���0 ����0 DQ A%MMDB
%*QMI%*M,0
9<: ;0 ;� ������ �0 '����� ;0 ������ ;0 2����� 20 ������� G0 �1�8��
'�������� �� ���� ����������1������ ��� ����������� �� �������������
���� �(� ��� ���������� ����� ������� �������� �� ��� 0 )0 E�������
���� �� ��� ������� �� ��� ������� ��� ��� ����������
��� ������� �� �; ��� ����� ������� �� ������� ������ -���0
����0 J* A%MMQB %)&&I%)D%0
C��0 <0 2�� ���� �� ��� � ����� ��� ������� ( ��� ���� ��� ����� ��
��������� ����� ������� �� 2;C ������� A�N�RBK A�B %**+ AB )*+ A�B Q+ A�B
*0)0
C��0 ,0 �; ���������� �� ��� ������ ����� ������� �� ��� ������
������� �/�� ��� �� �����I2;C ������� �� ��������� �;0 C��� ��� ��
�����K �; � �� %0J<� )0<*� <0)<� ,0<)� &0<<� J0*<� M0*M� %*0%Q0
,D .% /��� �� ��% 0 ����� ��� 1������ 2 34 5����6 �(7�3
9,: �0 G������� "0 2������ 20 G������8�� 20 @�� �8�� �0 @ ��� ���
C��������� ���� ��� ��� �� �� � ��� ��8(���������� ������ ��
��� ����1�� ���(A���( ��������B �������� -���0 ����0 D) A%MM*B
%&)QI%&<%0
9&: �0 G������� 20 G������8�� 20 @�� �8�� �0 @ ��� ��� @��� ��������
������� � ��� ��/����(���������� ������ �������� �� ���(A���(�
��������B �������� -���0 ����0 D) A%MM*B )*&,I)*&&0
9D: 50 '����8�� 60 ���8��� !����� 1��1�� ����� �� ��� ���������
������������������������ �0 E�( 0 ����0 AC���8���� �� '���B %Q
A%M&QB <J&I<M*0
9J: -0�0 '�(� � �0 3�(��� '0 G(��T��T�����"��(� "030 '���������� �0"0 !����
- ����������� ������� �� ��� -���0 ����0 J% A%MMMB <<M*I<<MD0
9Q: �0�0 ����� �0�0 ;����� �0�0 ��� �0�0 ������ �030 7���� 2��
C����� ����� -���( � � )�� 5������� ����� E��� ����� 3��H���� %MM*0
9M: 5030 3���� � �0�0 '����(� '0-0 3���� !���� �(����� �� ?�- (
��������������������� ��8� ���� �� �� ������������ �(�� �0 -�0
����0 ��0 %)* A%MMQB ),,MI),&D0
������� ���
.�� /���� �� ��������� ������� 3��H��� @� ������ �� E����������( ���
2�/������(+ 3 �� ���/� S����� ��(� %MM%+ ' �� ���/� S����� ��(�
%MM,+ E�? �� ;���� S����� ��(� )***0 ;� �� ����� ������ � ����� �������
�������� �� �� 0
�����'8��� 9��� E�? ��������� �� ;���� S����� ��(+ 3 �� ���/�
S����� ��(� %MQ<+ ' �� ���/� S����� ��(� %MMD0
:��';�� ������ 3 �� ;���� S����� ��(� )***0
8�'<� ����� E���� �� �� ����� ��(� �������� �� @� ������ ��� ������
������ ��� �������� �� �� 2��������(� ;���� S����� ��(� ����� ���
�����0 6������������ �� ��� �������� �� �� ���������� �� ����� �
-���(����� @� ������������ �����( ��� ������ �����( ��������������� ��
=�������� �� �� >0 ��������� ���� ?��������� �� ����� ��(� C����
S����� ��(� �������� �� %MD%0 ;� �� ����� ������ � ����� �������� ���
�� �� �� 0
!�'=�� /�� E���� �� �� ����� ��(� ������� �� ����� ��( ��� ��������
5����������� ;���� S����� ��(� ����� ��� �����0 '���� �� ����� �
-�����( �� ������ ���� %MM%0 5�������������� �� =�������� �� �� >�
��������� ���� �� �� -���(���� ������� -��� A5� �����B ��� ������� ��
����������� A7���(B0 ��������� ���� ?��������� �� ����� ��(� �0
E���� ��� S����� ��(� "� ��� �� %M&M0 ;� �� ����� ������ � �����
�������� �� �� ��� ����������� 0
.% /��� �� ��% 0 ����� ��� 1������ 2 34 5����6 �(7�3 ,J