Устройство для обнаружения внеземной жизни
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
30737I
Союз Советских
Социалистических
Республик
Зависимое от авт. свидетельства М 11ПК 6 О! 1/24
Заявлено 13. I I I.1970 (№ 1406614/26-25) с присоединением заявки ¹
Приоритет
Опубликовано 21.VI.1971. Бюллетень ¹ 20
Дата опубликования описания 29Х11.1971
Комитет пс делам изобретений и открытий при Совете Министров
СССР
УДК 532.1.084.55 (088.8) Авторы изобретения
С. Ф. Козлов, Л. М. Мухин и P. И. Федорова
Институт космических исследований АН СССР
Заявитель
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ ВНЕЗЕМНОЙ ЖИЗНИ
Изобретение относится к области регистрации ядерных излучений и касается конструкции прибора, предназначенного для обнаружения признаков внеземной жизни.
Одним из возможных методов Обнаружения жизни на других планетах, например на Марсе, является изучение динамики выделения меченой углекислоты в термостатированной реакционной кювете в результате жизнедеятельности микроорганизмов из субстрата, содержащего радиоактивный углерод. В известных устройствах выделяющийся из субстрата газ поглощается щелочью, налитой в резервуар, или подложкой, смоченной гидроокисью бария. Бета-излучение углерода С 4 из поглотителя регистрируется расположенным над резервуаром со щелочью детектором, в качесгве которого применяются счетчик Гейгера с тонким окном, кремниевый детектор либо сцинтилляционный счетчик. В случае использования другого радиоактивного изотопа применяются иные поглотители.
Поскольку время работы станции, совершившей посадку на планету, ограничено, а число микроорганизмов на единицу площади ее поверхности, по всей вероятности, должно быть малым, к чувствительности таких приборов предъявляются высокие требования. Однако приборы с известными детекторами не обеспечивают необходимую чувствительность из-за наличия окна у счетчика Гейгера, высокого уровня собственных шумов у кре !ннсво1о детектора и высокого уровня шумов фотоум!10жителя у сцинтнлляционного счетчика. Кроме
5 того, эти детекторы не могут работать в непосредственном контакте со щелочью, что дополш1тельно уменьшает 1увствнтельносгь усгройства.
Низкоэнергетическое бета-излучение радио10 акгивного углерода, захваченного гидроокисью
Оария> .,!ожно рег1!стр!1ровать также с помощью пpo! o !11ы с 1етч11ков. Однако при э 1 о» увеличиваются габариты и вес прибора и понижается его чувствительность из-за невоз15 мож ности концентрировать выделяющуюся р адиоактивность. Другой недостаток приборов с указанными детекторами состоит в том, что они имеют высокий собственный фон, для уменьшения которого приход!гуся применять
20 схемы совпадений и антисовпадений, усложняя электронную аппаратуру сганции. Кроме того, возникает ряд трудностей при проведении их стерилизации. Некоторые детекторы чувствительны также к свету, что препятству25 ет проведению экспериментов с фотоспнтезирующими организмами.
Целью изобретения является разработка такого устройства для обнаружения признаков внеземной жизни, которое обладало бы высо30 кой чувствительностью и низким собственным
25 фоном, выдерживало бы термическую стерилизацию, имело бы высокую надежность, малые размеры и вес.
Для достижения указанной цели поставлена задача использовать детектор ядерных излучений, обладающий высокой эффективностью регистрации изкоэцергетических электронов и малыми собственными шумами и выдерживающий действие высоких температур и агрессивных сред, а также с учетом специфики работы этого детектора разработать геометрию и конструкцию кюветы, обеспечивающую быстрое поглощение выделяющегося радиоактивного газа и хорошую экранировку детектора для уменьшения фона, обусловленного рассеянными электронами из меченого субстрата.
Предлагаемое устройство для обнаружения внеземной жизни, содержащее термостатированную кювету для размещения исследуемого субстрата, меченого радиоактивным пзотопом, резервуар для поглотителя выделяющегося из субстрата радиоактивного газа и детектор бета-излучения, отличается от известных устройств такого же назначения тем, что в качестве детектора бета-излучения, испускаемого поглотителем, использован алмазный детектор низкоэнергетических ионизирующих излучений со стойким к действию агрессивных сред запорным контактом и с инжектирующим контактом, помещенный в держателе, герметизирующем инжектирующий контакт алмазного детектора и образующем вместе с запорным контактом резервуар для поглотителя, упомянутый держатель закреплен в нижней части кюветы, а в верхней размещена бюретка для введения ингибиторов и веществ, необходимых для регулирования протекающих в кювете процессов.
На чертеже схематично 1 оказана кюветa с субстратом и алма;ы.,i детектором (соответствующая электронная аппаратура и заборное устройство не показаны).
Основным элементом пред.;агаемого устройства является кювета, состоящая из корпуса
1 и крышки 2. 1-1ижняя часть корпуса служит для культивирования микроорганизмов и наполняется исследуемой почвой с питательной средой — субстратом ;3. Б корпус вмонтирован держатель 4, прсдназпаченнып для кре:ьления алмазного детектора 5 нпзкоэнергетических ионизирующих излучений и служащий резервуаром для поглотителя 6. Алмазный детектор
5 снабжен инжектирующим контактом i и запорным контактом 8. Поскольку для увеличения чувствительности целесообразно обеспечить непосредственное соприкосновение алмазного детектора с тонким слоем поглотителя б, например щелочи, налитой в держатель 4 на его запорный контакт 8, этот контакт 8 до",жен быть стойким к действию агрессивных сред. Такой контакт образуется поверхностным слоем пластины кристалла алмаза при карбидизации, легировании или графитизации.
Кроме того, поверхностный слой имеет незначительную толщину и практически прозрачен
65 для падаюшего ядерного излучения, что повышает эффективность регистрации низкоэнергетического бета-излучения. Поскольку при этом запорный и инжектирующий контакты алмазного детектора можно выполнить из материалов с малым атомным номером, а сам детектор изготовлен из кристалла алмаза, имеющего также малый атомный номер, он обладает низкой чувствительностью к фону космического излучения и ядерного источника питания станции. Слой щелочи, соприкасающийся с запорным контактом алмазного детектора, служит для поглощения из газовой фазы радиоактивной углекислоты и, кроме того, обеспечивает вместе с держателем экранировку алмазного детектора от попадания электронов из меченого субстрата. Все это позволяет существенно уменьшить влияние фона.
Крышка кюветы 2 снабжена бюреткой 9 с двумя отверстиями для введения в ходе эксперимента соответствующих ингибиторов или веществ, необходимых для регулирования протекающих в ней процессов, например кислоты или щелочи для изменения оН субстрата. Заданная температура поддерживается с помощью внешней термостатирующей рубашки (на чертеже не показана) .
Для увеличения детектирующей площади составляется мозаика из алмазных детекторов низкоэнергетических ядерных излучений с HHжектирующпм контактом и со стойким к действию агрессивных сред запорным контактом, смонтированных в соответствующих держателях в кювете.
Предлагаемое устройство работает следующим ооразом.
После мягкой посадки станции на поверхность планеты заборное устройство доставляет образец грунта с поверхности планеты в корпус 1 кюветы. Затем разбиваются капсула с радиоактивной питательной средой, которая смачивает эту почву, и капсула со щелочью, вы. ившейся в держачель па запорный контакт алмазного детектора (обе капсулы не показаны па чертеже). С помощью термостата кювета нагревается до заданной температуры, а алмазный детектор подк;почается к соответствующей электронной аппаратуре. Если в исследуемой пробе содержатся микроорганизмы, способные перерабатывать питательные вещества субстрата, меченые по углероду, например глюкозу, то в результате из жизнедеятельности начинает образовываться радиоактивная углекислота, которая поглощается щелочью.
Рост радиоактивности щелочи регистрируется алмазным детектором ядерных излучений и непрерывно записывается соответствующей электронной аппаратурой. Одновременно в другой (контрольной) кювете аналогичной конструкции проводится такой же эксперимент, но в питательную среду добавляются ингибиторы, подавляющие жизнедеятельность микрофлоры образца. Результаты обоих измерений передаются на Землю с помощью телеметрии.
307371
P дпемптронной аппаратуРЕ
Составитель Т. М. Горчакова
Техред Л. В. Куклина Корректор О. И. Волкова
Редактор Н. С. Коган
Заказ 2! 65 3 Изд. ЛЪ 896 Тираж 473 Подписное
ЦПИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Мшпштров СССР
Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 475
Типография, пр. Сапунова, 2
Характер изменений измеряемой радиоактивности в основной и контрольной кюветах со временем может дать представление о наличии и составе микрофлоры исследуемого образца грунта планеты.
Описанный пример работы устройства относится к случаю, когда превращениям подвергаются меченые по углероду вещества субстрата. Питательную среду можно метить также и по другим элементам, например по фосфору, сере и т. п.
Предлагаемое устройство для обнаружения признаков инопланетной жизни радиоизотопным методом обладает рядом преимуществ по сравнению с известными приборами. Благодаря применению алмазного детектора и особой геометрии кюветы, обеспечивающей малый объем газовой фазы и непосредственный контакт детектора с тонким слоем поглотителя, оно характеризуется высокой чувствительностью (на порядок большей, чем у счетчика
Гейгера), малым собственным фоном (в 4 раза меньшим по сравнению со счетчиком Гейгера), позволяет легко проводить термическую стерилизацию, имеет малые размеры и вес, может работать в жестких эксплуатационных условиях.
Предмет изобретения
Устройство для обнаружения внеземной жизни, содержащее термостатированную кювету для размещения исследуемого субстрата, меченого радиоактивным изотопом, резервуар для поглотителя выделяющегося из субстрата радиоактивного газа и детектор бета-излучения, отличающееся тем, что, с целью повыше1О ния чувствительности и надежности устройства, в качестве детектора бета-излучения, испускаемого поглотптелем, использован алмазный детектор низкоэнергетическпх ионизирующих излучений со стойким к действию агрессивных сред запорным контактом и с инжектирующим контактом, помещенный в держа теле, герметизирующем инжектирующий кон20 такт алмазного детектора и образующем вместе с запорным контактом резервуар для поглотителя, причем держатель закреплен в нижней части кюветы, а в верхней размещена бюретка для введения ингибиторов и веществ, необходимых для регулирования протекающих в кювете процессов.
