УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ ВНЕЗЕМНОЙ ЖИЗНИ Советский патент 1971 года по МПК G01T1/24 

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 из поглотителя регистрируется расположенным над резервуаром со щелочью детектором, в качестве 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, соверщивщей 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 кремниевою детектора и высокого уровня шумов фотоумножителя у сцинтнлляцнонного счетчнка. Кроме

того, эти детекторы не могут работать в непосредственном контакте со щелочью, что дополнительно уменьшает чувствительность устройства. Низкоэнергетическое бета-излучепие радиоактивного углерода, захваченного гидроокисью бария, можно регистрировать также с помощью проточных счетчиков. Однако при этом увеличиваются габариты н вес прибора и понижается его чувствительность из-за невозможности концентрировать выделяющуюся радиоактивность. Другой недостаток приборов с указанными детекторами состоит в том, что они имеют высокий собственный фон, для уменьшения которого нриходигся применять

схемы совнадений и антисовпадений, усложняя электронную аппаратуру станции. 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 высофоном, выдерживало бы термическую стерилизацию, имело бы высокую надежность, малые размеры и вес.

Для достижения указанной цели иоставлена задача использовать детектор ядерных излучений, обладающий высокой эффективностью регистрации низкоэнергетических 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 хорощую экранировку детектора для уменьщения фона, обусловленного рассеянными электронами из меченого субстрата.

Предлагаемое устройство для обнаружения внеземной жизии, содержащее термостатированную кювету для размещения исследуемого субстрата, меченого радиоактивным изотоном, резервуар для ноглотителя 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 гюказана кювета с субстратом и алмазным детектором (соответствующая электро П1ая аппаратура и заборное устройство ие показаны).

Основным элементом нредлагаемого устройства является кювета, состоящая из корпуса / и крыщки 2. Нижняя корпуса служиг для культивирования микрсюрганизмов и нанолняется исследуемой почвой с питательной средой - субстратом 3. В корпус вмонтирован держатель 4, предназначенный для крепления алмазного детектора 5 низкоэнергетических ионизирующих излучений и служащий резервуаром для ноглотителя 6. Алмазный детектор 5 снабжен инжектирующим контактом 7 и занорным контактом 8. Носкольку для увеличения чувствительности целесообразно обеспечить непосредственное соприкосновение алмазного детектора с тонким слоем поглотителя 6, 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 прозрачен

для падающего ядерного излучепия, что повыщает эффективность регистрации низкоэнергетического бета-излучения. Поскольку при этом запорный и инжектирующий контакты алмазпого 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 питапия 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 уменьщить влияние фона.

Крыщка кюветы 2 снабжена бюреткой 9 с

двумя отверстиями для введения в ходе эксперимента соответствующих ингибиторов или веществ, необходимых для регулировапия протекающих в пей процессов, например кислоты илп щелочи для изменения рН субстрата. Заданная температура поддерживается с помощью внешней термостатирующей рубащки (па чертеже не показана).

Для увеличения детектирующей площади

составляется мозаика из алмазных детекторов низкоэнергетических ядерных излучений с инжектирующим контактом и со стойким к действию агрессивных сред запорным контактом, смонтированных в соответствующих держателях в кювете.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

После мягкой посадки станции на поверхность планеты заборное устройство доставляет

образец грунта с поверхности планеты в корпус / кюветы. Затем разбиваются капсула с радиоактивной питательной средой, которая смачивает эту почву, и капсула со щелочью, выливщейся в держатель на запорпый контакт

алмазного детектора (обе капсулы не показаны па чертеже). С помощью термостата кювета нагревается до заданной температуры, а алмазный детектор подключается к соответствующей электронной аппаратуре. Если в исследуемой пробе содержатся микроорганизмы, снособные нерерабатывать нитательные вещества субстрата, меченые по углероду, например глюкозу, то в результате из жизнедеятельиости начинает образовываться радиоактивная

углекислота, которая поглощается щелочью. Рост радиоактивности щелочи регистрируется алмазным детектором ядерных излучений и непрерывно записывается соответствующей электронной аннаратурой. Одновременно в

другой (контрольной) кювете аналогичной конструкции проводится такой же эксперимент, но в нитательную среду добавляются ингибиторы, подавляющие жизнедеятельность микрофлоры образца. Результаты обоих измерений