Устройство для обнаружения внеземной жизни

3 07371 Союз Советских Социалистических Республикисимое от авт. свидетельства М 1 ПК Заявлено 13.111,1970 ( 1406614/26-25)с присоединением заявки М 1/2 ПриоритетОпубликовано 21.7Дата опубликоваш амитет па д обретении и аткрытии 5 ч 1 084 55(088 8 971. Бюллетень М 20описания 29 Х 11.1971 при Совете Министров СССРАвторызобретения и Р лов, Л. М едорова ститут космических исследований АН СССР явите НОИ ЖИЗН И В СТРОЙСТВО ДЛЯ ОБНАР Изобретение относится к области регистрации ядерных излучений и касается конструкции прибора, предназначенного для обнаружения признаков внеземной жизни.Одним из возможных методов обнаружения 5 жизни на других планетах, например на Марсе, является изучение динамики выделения меченой углекислоты в термостатированцой реакционной кювете в результате жизнедеятельности микроорганизмов из субстрата, со держащего 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 погло тителя регистрируется расположенным над резервуаром со щелочью детектором, в качесгве которого применяются счетчик Гейгера с топким окном, кремниевый детектор либо сцицтилляционный счетчик. В случае использования 2 другого радиоактивного изотопа применяются иные поглотители,Поскольку время работы станции, совершившей посадку на планету, ограничено, а число микроорганизмов на единицу площади ее по верхности, по всей вероятности, должно быть малым, к чувствительности таких приборов предъявляются высокие требования. Однако приборы с известными детекторами не обеспецивают необходимую чувствительность из-за з наличия окна у счетчика Геигера, высокого уровня собственных шумов у кремниевого детектора и высокого уровня шумов фотоумножителя у сцинтилляционного счетчика. Кроме того, эти детекторы це могут работать в непосредственном контакте со щелочью, что дополнительно уменьшает чувствительность усгройства.Низкоэнергетическое бета-излучение радиоакгивного углерода, захваченного гидроокисью бария, можно регнстрн 1)овать такжещью прото шых сетчиков. Однако прц этом увеличиваются габариты и вес прибора и понижается его чувствительность из-за невозможности концентрировать выделяющуюся радиоактивность. Другой недостаток приборов с указанными детекторами состоит в том, что оци имеют высокий собственный фоц, для уменьшения которого приходится применять схемы совпадений и ацтцсовпадений, усложняя электронную аппаратуру сганции, Кроме того, возникает ряд трудностей при проведении их стерилизации, Некоторые детекторы чувствительны также к свету, что препятствует проведению экспериментов с фотосинтезирующими организмами.Целью изобретения является разработка такого устройства для обнаружения признаков внеземной жизни, которое обладало бы высокой чувствительностью и низким собственным5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 05 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 регистрацииизкоэнергетических 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 рассеяпшями 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 ко - тактом, помещенный в держателе, герметизирующем ипжектирующий 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 сх;матично показана кювета с субстратом и алмазны и детектором (соответствующая электронная аппаратура и заборное устройство не показаны).Основным элементом предлагаемого устройства является кювета, состоящая из корпуса 1 и крышки 2. 11 ижняя часть корпуса служит для культивирования микроорганизмов и наполняется исследуемой почвой с питательной средой - субстратом,. Б корпус вмонтирован держатель 4, предназпаченнып для крепления алмазного детектора 5 нпзкоэнергетических ионизирующих излучений и служащий резервуаром для поглотителя 6, Алмазный детектор б снабжен инжектирующим контактом 7 и запорным контактом 8, Поскольку для увеличе ия 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 должен 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 прозрачедля падающего 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 экспериме та соответствующих ингибиторов или веществ, необходимых для регулирования протекающих в ней процессов, например кислоты или щелочи для изменения рН 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 инжектирующпм 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 держачельа 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 микро- флоры образца. Результаты обоих измерений передаются на Землю с помощью телеметрии.Заказ 2653ЦИИПИ Комитет Изд. ЛЬ 896 Тираж 473 о делам изобретений и открытий при Сов Москва, Ж 85, Раушскан наб., д, 475пографии, пр. Сапунова,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 изобретенияУстройство для обнаружения внеземнойжизни, 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 повыше Ония 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 кон такт алмазного детектора и образующем вместе с запорным контактом резервуар для поглотителя, причем держатель закреплен в нижней части кюветы, а в верхней размешена бюретка для введения ингибиторов и веществ, необходимых для регулирования протекающих в кювете процессов.