ВОЗДУХЕ

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к устройствам для определения

(регистрации, детектирования) содержания (например, наличия) радионуклидов, т.е. радиоактивных изотопов, т.е. нуклидов, ядра которых нестабильны и испытывают радиоактивный распад, в воздухе около устройств, в частности, дочерних продуктов распада (ДПР) радона и самого радона, а также в некоторых вариантах определения ряда параметров содержания радионуклидов в окружающем воздухе, например, частоты их распада, концентрации и/или объемной активности.

Уровень техники

Из патента RU2008694 известно устройство для определения содержания в воздухе такого радионуклида, как радон, путем регистрации альфа-частиц, испускаемых дочерними продуктами распада радона, также представляющими собой радионуклиды. Устройство содержит воздушную камеру, в которой размещен детектор альфа-частиц. Воздух подается в камеру через аэрозольный фильтр. Камера выполнена в виде складывающихся телескопических колец, благодаря которым она может складываться и расправляться, обеспечивая, тем самым, подачу воздуха внутрь камеры (т.е. камера выполняет также роль насоса).

Для обеспечения достаточной чувствительности и точности измерений камера должна иметь достаточно большие размеры. В частности, минимальный характерный линейный размер камеры, такой как высота или диаметр, для обеспечения минимальной работоспособности устройства должен быть более 30 мм, а для реализации потенциально возможной чувствительности камера должна иметь размер от 80 до 120 мм или более.

Одним из основных его недостатков, препятствующих его широкому применению в качестве бытового прибора, являются большие размеры описанного устройства, необходимые для обеспечения достаточной чувствительности. Вследствие этого они занимают большой объем в помещении и не всегда могут быть размещены в нем ввиду ограничений на пространство, доступное для размещения оборудования, или вследствие противоречия интерьерным условиям или требованиям дизайна. Другим важным недостатком устройства из уровня техники является необходимость обеспечения притока воздуха из окружающего пространства в воздушную камеру. В указанном устройстве это может осуществляться за счет того, что камера, выполненная в виде складывающихся телескопических колец, может складываться, тем самым уменьшая свой объем и выталкивая воздух изнутри наружу, и раскладываться, благодаря чему ее объем увеличивается и обеспечивается поступление воздуха снаружи внутрь. В других устройствах из уровня техники это может обеспечиваться с помощью вентиляционных систем или насосов, которые также увеличивают массу и размеры устройств и/или создают ограничения на возможные места установки таких устройств.

Обеспечение притока воздуха с помощью механически перемещающихся устройств ухудшает массогабаритные показатели устройств определения ионизирующих излучений и частиц, приводит к повышенной стоимости таких устройств и снижению их надежности.

Раскрытие изобретения

Задачей настоящего изобретения является повышение чувствительности (эффективности) и/или уменьшение размеров устройств, предназначенных для определения (регистрации, детектирования) содержания радионуклидов в воздухе и, в некоторых вариантах, определения (оценки) ряда параметров, например, частоты распада, концентрации и/или объемной активности радона/торона в окружающем воздухе. Важными факторами, которые учитываются при решении этой задачи, являются стоимость, масса и надежность устройства.

Задача настоящего изобретения решается с помощью устройства для определения радионуклидов в окружающем воздухе, включающего в себя: по меньшей мере, один электростатический электрод, установленный с обеспечением возможности попадания на него радионуклидов из воздуха около устройства (т.е. открытый для окружающего воздуха); по меньшей мере, один датчик, установленный с обеспечением возможности детектирования альфа-частиц и/или бета-частиц и/или гамма-излучения, испускаемых радионуклидами на электростатическом электроде и/или около электростатического электрода (т.е. расположенный около электростатического электрода не дальше, чем длина пробега альфа-частиц и/или бета-частиц); блок обработки, выполненный с возможностью получения и обработки сигнала датчика; по меньшей мере, два соединительных электрода, выполненных с возможностью электрического соединения с электрической сетью; и блок питания, выполненный с возможностью получения электрического напряжения с соединительных электродов и подачи, по меньшей мере, на один из электростатических электродов электрического напряжения с постоянной составляющей относительно одного или нескольких соединительных электродов, абсолютное значение которой больше абсолютного значения постоянной составляющей (в т.ч. для сетей постоянного напряжения) и/или переменной составляющей (например, ее среднеквадратического значения, в т.ч. для сетей переменного напряжения) напряжения между соединительными электродами.

В предпочтительном варианте осуществления постоянная составляющая электрического напряжения на электростатическом электроде относительно одного или нескольких соединительных электродов по абсолютной величине имеет значение не менее ЗООВ и не более ЗОООВ (возможно не более 2500В) или не менее 500В (возможно не менее 600В) и не более 2000В, предпочтительно не менее 1000В и не более 1500В.

Датчик в предпочтительном варианте выполнен в виде, по меньшей мере, одной ионизационной камеры. В преимущественном варианте реализации устройства, по меньшей мере, один электростатический электрод является одним из электродов, по меньшей мере, одной открытой воздушной ионизационной камеры.

В некоторых вариантах осуществления устройство может включать в себя модуль связи, выполненный с возможностью передачи сигнала датчика и/или результатов (события пролёта частиц, интервалы времени между событиями, количество событий в заданном интервале времени, уровень активности и т.п.) обработки сигнала датчика в блоке обработки. В частных вариантах осуществления устройство может включать в себя модуль связи, выполненный с возможностью получения и/или передачи сигналов управления. Модуль связи может содержать излучающий инфракрасный диод и быть выполненным с возможностью передачи сигналов управления посредством излучающего инфракрасного диода.

С помощью настоящего изобретения достигается такой технический результат, как повышение чувствительности (эффективности) устройства при сохранении или уменьшении его габаритов. В другой формулировке этот технический результат может быть представлен как уменьшение габаритов устройства при сохранении или повышении его чувствительности (эффективности) определения (регистрации, детектирования) содержания радионуклидов в окружающем воздухе, в т.ч. за счет регистрации альфа-частиц и/или бета-частиц и/или гамма-излучения, испускаемых радионуклидами (например, ДПР радона или непосредственно радоном), собранными на электростатический электрод, и, в некоторых вариантах, определения ряда параметров, например, частоты распада, концентрации и/или объемной активности радионуклидов (например, радона) в окружающем воздухе.

Технический результат настоящего изобретения достигается за счет того, что устройство в соответствии с настоящим изобретением более эффективно, по сравнению с уровнем техники, обеспечивает осаждение радионуклидов, таких как радон, ДПР радона и других, на элементы устройства, что приводит к большему количеству детектируемых (регистрируемых) альфа-частиц и/или бета-частиц и/или гамма-излучений, испускаемых радионуклидами, в единицу времени за счет большего количества радионуклидов, осевших на элементы устройства. В результате удается более точно определить частоту распадов, концентрацию (объемную активность) радионуклидов и, в частности, радона, на которые указывает, в том числе, количество или активность его ДПР.

Кроме того, обеспечивается непрерывное определение содержания радионуклидов в окружающем воздухе и определение их характеристик, поскольку радионуклиды продолжают осаждаться на элементы устройства в то время как уже осевшие радионуклиды испускают альфа-частицы и/или бета-частиц и/или гамма- излучение, детектируемые настоящим устройством.

Более эффективное осаждение радионуклидов (в т.ч. таких как радон и ДПР радона) на элементы устройства достигается за счет того, что электрический потенциал электростатического электрода имеет постоянную составляющую относительно окружающей обстановки, в частности, электрической сети. Благодаря такому потенциалу электрическое поле, создаваемое электростатическим электродом, медленнее ослабевает в зависимости от расстояния и, следовательно, имеет напряженность, достаточную для обеспечения осаждения радионуклидов на элементах устройства в соответствии с настоящим изобретением, из большего объема окружающего воздуха по сравнению с уровнем техники.

Другим техническим результатом настоящего изобретения является то, что для определения характеристик содержания радионуклидов (в т.ч. радона и его ДПР) в окружающем воздухе, таких как частота распадов, концентрация, объемная активность, не требуются элементы, обеспечивающие приток воздуха, такие как насосы, вентиляторы и т.п., что приводит к уменьшению размеров, массы и стоимости устройства, а также повышению его надежности, поскольку для определения содержания радионуклидов в воздухе нет необходимости вводить воздух в прибор, а достаточно ввести в прибор радионуклиды или микрочастицы с осевшими на них радионуклидами из воздуха. Дополнительным техническим результатом является обеспечение безопасности эксплуатации устройства в соответствии с настоящим изобретением. Кроме того, в частных вариантах удается дополнительно снизить стоимость устройства при использовании в качестве датчика ионизационной камеры (или, другими словами, при выполнении электростатического электрода в виде одного из электродов ионизационной камеры, размещенной около датчика, в качестве которого преимущественно используется концентрирующий электрод ионизационной камеры).

Достижение всех вышеперечисленных технических результатов стало возможным за счет объединения электростатической ловушки (выполненной в виде электростатического электрода) и датчика альфа-частиц (преимущественно выполненного в виде ионизационной камеры) в составе детекторе радионуклидов, подключаемого к электрической сети. Благодаря этому удается исключить необходимость насоса при обеспечении эффективного осаждения радионуклидов, таких как дочерние продуктов распада (ДПР) радона и других, на электростатическую ловушку - это позволяет уменьшить стоимость, массу и размеры устройства при одновременном обеспечении достаточной чувствительности. Применение ионизационной камеры позволяет исключить дорогостоящие датчики альфа-частиц (pin-диоды, счетчики Гейгера-Мюллера).

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 показан общий вид устройства в соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения.

На фиг. 2 показана монтажная плата с компонентами устройства в соответствии с возможным вариантом реализации изобретения.

На фиг. 3 показана блок-схема устройства согласно одному из возможных вариантов выполнения изобретения.

Осуществление изобретения

Далее настоящее изобретение описывается более подробно с использованием прилагающихся фигур. Упоминаемые в описании фигуры, также как и само описание, представлены исключительно в целях пояснения настоящего изобретения и не предназначены для ограничения объема и/или сущности изобретения, которые определяются формулой изобретения. В то же время признаки, указанные в описании и/или изображенные на фигурах, при необходимости могут быть внесены в формулу изобретения с целью обеспечения патентоспособности.

Хотя фигуры предназначены для пояснения одного и того же изобретения, представленные на них объекты не обязательно совместимы, дополняют или составляют часть друг друга, так как могут относиться к разным вариантам осуществления, пояснение которых позволит с большей ясностью понять сущность изобретения. В то же время при некоторых условиях они могут комбинироваться, совмещаться, дополнять, составлять часть друг друга или представлять собой изображения объектов, реализующих единый вариант осуществления изобретения.

Слова «содержащий», «включающий в себя», «имеющий», «содержит»,

«включает в себя», «состоит», «имеет», «входит в состав» и т.п., используемые при охарактеризовании изобретения, являются синонимичными и не ограничивают состав устройства, его компонентов/элементов, признаков, составных частей и т.п., а также не указывают на обязательность наличия других признаков и не исключают возможности наличия других компонентов/элементов, признаков, составных частей и т.п., в том числе и не упомянутых, если только обратное не отмечено в описании.

В описании могут быть представлены различные термины, характеризующие одни и те же элементы/компоненты устройства или их свойства, в качестве синонимов. Однако надо учитывать то, что некоторые синонимы могут обеспечивать различающийся объем охраны при указании их в формуле изобретения, что может быть использовано с целью обеспечения патентоспособности путем замены синонимов или ввода признаков в формулу в виде того или иного синонима.

Далее при описании изобретения упоминаются ДПР радона, которые представляют собой, также как и сам радон, радионуклиды. При этом необходимо понимать, что помимо ДПР радона устройство в соответствии с настоящим изобретением может определять содержание в воздухе других радионуклидов помимо ДПР радона, например ДПР торона и другие. Однако ввиду того, что ДПР радона и радон являются радионуклидами, обычно имеющими наибольшую концентрацию (объемную активность) в воздухе, описание возможных вариантов осуществления и принципа действия устройства выполнено по отношению к ДПР радона.

Кроме того, поскольку наиболее удобным способом определения ДПР радона является регистрация альфа-частиц, испускаемых ДПР радона, то устройство и процесс детектирования описаны по отношению к альфа-частицам, хотя для определения содержания могут использоваться и другие испускаемые частицы (такие как бета-частицы) и излучения (такие как гамма-излучение и рентгеновское излучение).

На фиг. 1 показан общий вид устройства для определения (регистрации, детектирования) содержания радионуклидов в окружающем воздухе в соответствии с одним из возможных вариантов осуществления изобретения. В показанном на фиг. 1 варианте осуществления изобретения устройство размещено в корпусе 101. Корпус преимущественно выполнен с использованием диэлектрического материала, например пластика или полимера, с целью обеспечения электрической защиты.

В других вариантах осуществления изобретения устройство может не иметь корпуса или располагаться в корпусах и/или полостях, образуемых другими объектами, не входящими в состав устройства, но с которыми устройство может соединяться (механически и/или электрически) или с которыми оно может располагаться рядом. В то же время использование корпуса, полностью (с оговоркой для электростатического электрода, см. далее), частично или с некоторых сторон вмещающего/закрывающего элементы/компоненты устройства в соответствии с настоящим изобретением обеспечивает механическую и/или электрическую защиту как самого устройства, так и окружающих объектов, в том числе и живых существ, к которым относятся люди и животные.

В показанном на фиг. 1 варианте осуществления корпус 101 имеет на одной стороне (задней) соединительный элемент 102, который представляет собой электрическую вилку для включения в розетку электрической сети, с которой образует штепсельное соединение. Соединительный элемент 102 в виде вилки содержит два соединительных электрода 121 в виде двух штырей, которые при вводе в розетку электрической сети соединяются гнездами (клеммами) розетки, электрически соединенными с проводами или другими электропроводящими токонесущими элементами электрической сети. Благодаря такому штепсельному соединению обеспечивается надежное механическое и электрическое соединение штырей и гнезд розетки, в результате чего напряжение электрической сети надежно передается в соединительный элемент 102 и устройство в соответствии с настоящим изобретением в целом.

Широкая распространенность подобных штепсельных соединений вилка- розетка обеспечивает возможность подключения устройства к электрической сети практически в любом доме, помещении или пространстве, снабженном электрической сетью с розетками. В то же время необходимо учитывать, что существует несколько стандартов таких штепсельных соединений. В показанном на фиг. 1 варианте вилка примерно соответствует евростандарту, хотя могут быть использованы вилки и других стандартов (например, США или других стран) в зависимости от того, для использования в каких странах или для включения в какие розетки предназначено устройство.

Кроме того, на фиг. 1 вилка имеет два штыря, но соединительный элемент может иметь большее количество соединительных электродов в зависимости от стандарта. В частности, вилка евростандарта может иметь электроды с боков корпуса (электроды заземления) в дополнение к двум штырям в основании корпуса, а вилки некоторых стандартов могут содержать три или более штырей в основании корпуса. Все эти возможные модификации входят в объем изобретения при условии, что соединительный элемент содержит не менее двух соединительных электродов и выполнен с возможностью электрического соединения с электрической сетью с использованием указанных не менее двух соединительных электродов.

В других возможных вариантах осуществления изобретения соединительный элемент может содержать или представлять собой два или более соединительных электрода, которые могут быть как штырями, так и другими электропроводящими объектами. Например, соединительные электроды могут представлять собой клеммы, зажимы, разъемы, контактные площадки для соединения (механическими, термическими (в т.ч. в некоторых вариантах пайкой), химическими или другими подходящими способами) с проводами или другими электропроводящими объектами, входящими в состав электрической сети или соединяющими/соединяемыми с ней.

Например, в одном из вариантов устройство может представлять собой розетку электрической сети или входить в состав такой розетки. В этом случае соединительный элемент будет представлять собой основание розетки, на/в котором размещены соединительные электроды, например, в виде разъемов, примером которых могут служить винтовые (резьбовые) зажимы для подводящих проводов электрической сети, а корпусом может считаться изолирующий элемент, накрывающий функциональную часть розетки в случае накладной розетки или закрывающий ее в случае вставляемой (встраиваемой) розетки.

Такое исполнение устройства обеспечивает то, что оно не выделяется в помещении или любом другом месте, где могут быть установлены розетки электрической сети, в результате чего нет необходимости подключать в розетку еще одно устройство в соответствии с настоящим изобретением и, соответственно, розетка остается свободной для использования, а внешний вид остается таким, каким он задумывался до установки устройства в соответствии с настоящим изобретением.

В другом возможном варианте устройство может соединяться с электрической сетью с помощью кабеля (проводов, шнура), выполненного с возможностью соединения одном из концов с электрической сетью тем или иным образом (например, путем установки на нем вилки для включения в розетку) и соединенного или соединяемого другим концом с соединительными электродами устройства, представляющими собой, например, зажимы, разъемы или любые другие подходящие элементы.

В таком случае обеспечивается возможность перемещения устройства в соответствии с настоящим изобретением в пределах, допускаемых длиной соединительного кабеля (проводов, шнура). Для реализации настоящего изобретения указанные кабель или шнур должны содержать не менее двух электропроводящих элементов (например, проводников или проводов).

Во всех вышеописанных вариантах изобретение должно считаться осуществленным при наличии в устройстве двух или более соединительных электродов, входящих в состав или образующих соединительный элемент, поскольку наличие таких соединительных электродов позволяет обеспечить соединение устройства в соответствии с настоящим изобретением с электрической сетью.

В корпусе устройства в соответствии с одним из возможных вариантов осуществления настоящего изобретения также предусмотрен один (или более) дополнительный соединительный элемент, представляющий собой, например, розетку штепсельного соединения. Такая розетка может соответствовать евростандарту, или стандартам других стран (например, США) в зависимости от стандарта вилки, для включения которой в дополнительный соединительный элемент предназначено устройство.

Кроме того, вместо розетки или в дополнение к ней дополнительный соединительный элемент может представлять собой или содержать любой другой разъем или электроды, которые могут быть штырями, клеммами, зажимами, контактными площадками для соединения с проводами, соединительными элементами или другими электропроводящими объектами других приборов и устройств.

Наличие такого дополнительного соединительного элемента обеспечивает возможность подключения к устройству в соответствии с настоящим изобретением других устройств и приборов, в результате чего к электрической сети может подключаться не только устройство в соответствии с настоящим изобретением, но и другие устройства. Таким образом, при наличии дополнительного соединительного элемента электрическая сеть (ее подводящие провода, разъем) не занимается только устройством в соответствии с настоящим изобретением, она может применяться для подачи электрического напряжения через него и для других устройств в том же месте без обеспечения дополнительного разъема в электрической сети.

Кроме того, при наличии дополнительного соединительного элемента устройство в соответствии с настоящим изобретением в одном из возможных вариантов может управлять подключением электродов дополнительного соединительного элемента к электродам соединительного элемента. Таким образом, устройство может управлять подачей электрического напряжения из электрической сети при подключении к ней с помощью соединительных электродов в дополнительный соединительный элемент и, тем самым, во внешний прибор или устройство которое может быть соединено с дополнительным соединительным элементом устройства в соответствии с настоящим изобретением. Для этого устройство в соответствии с изобретением может содержать коммутирующие элементы/компоненты (реле, тиристоры и др.), включенные между соединительными электродами и дополнительным соединительным элементом и управляемые либо пользователем, либо цепями управления.

Соединительный элемент и дополнительный соединительный элемент могут соответствовать одному и тому же стандарту штепсельного соединения, хотя и представляют собой разные типы соединительных элементов: в преимущественном варианте соединительный элемент является вилкой, а дополнительный соединительный элемент является розеткой. В такой конфигурации устройство в соответствии с настоящим изобретением является «повторителем розетки»: оно включается в розетку и само содержит такую же розетку или розетку, в которую может включаться вилка того же стандарта.

В других вариантах осуществления устройства в соответствии с настоящим изобретением стандарты вилки и розетки могут различаться, что позволит включать внешние устройства, обладающие вилками одного стандарта, через устройство в соответствии с изобретением в розетки другого стандарта. Кроме того, могут различаться виды соединительного элемента и дополнительного соединительного элемента, т.е. одно из них может представлять собой одну из частей штепсельного разъема, а другое нет, или наоборот, либо ни одно из них может не быть частью штепсельного разъема. Такие конфигурации позволяют менять виды соединений, то есть устройство в соответствии с настоящим изобретением может служить переходником или адаптером.

Помимо передачи электрического питания без преобразования, устройство в соответствии с настоящим изобретением может преобразовывать ряд параметров электропитания, например, величину напряжения, из переменного напряжения в постоянное или наоборот, частоту напряжения и т.п. В частности, настоящее устройство в некоторых вариантах осуществления может выполнять функции блока питания, для чего оно помимо вилки для включения в электрическую сеть может содержать разъем (например, розетку или female разъем) с пониженным напряжением, величина которого может иметь стандартные величины (например, 3,3В, 5В, 6В, 9В, 12В и т.д.) или быть регулируемой. Например, это может быть USB- разъем с напряжением 5В, в который могут включаться соединительные кабеля для зарядки телефонов, смартфонов и т.п.

Также возможен вариант, когда виды соединительного элемента и дополнительного соединительного элемента одинаковы, но не являются штепсельными. Например, это могут быть соединения цокольного типа, использующего резьбовой способ закрепления (например, при ввинчивании электрической лампы в патрон). В других вариантах это могут соединения байонетного типа, штыкового и других известных в уровне техники типов. В соответствии с вышеприведенным описанием эти типы разъемов могут быть не только одинаковыми для соединительного элемента и дополнительного соединительного элемента, но и различаться или комбинироваться.

В варианте осуществления устройства в соответствии с настоящим изобретением, показанном на фиг. 1 , корпус 101 содержит окно 104, представляющее собой вырез или несколько вырезов в стенке корпуса. Окно необходимо для того, чтобы частицы с ДПР радона, а также сам радон из воздуха, окружающего устройство в корпусе, могли попадать внутрь корпуса и осаждаться на электростатическом электроде. Благодаря окну электростатический электрод, размещенный в корпусе, является открытым для окружающего воздуха, то есть ДПР радона могут осаждаться на электростатическом электроде при подаче на него постоянного электрического потенциала или потенциала с постоянной составляющей.

В целом корпус не является обязательным элементом для устройства в соответствии с настоящим изобретением. Другие его элементы, обязательные для осуществления изобретения и указанные в независимом пункте формулы изобретения, могут размещаться в корпусах других устройств или в полостях, образуемых другими объектами или устройствами. Кроме того, элементы устройства, обязательные для осуществления настоящего изобретения, могут размещаться на открытом воздухе, т.е. без корпуса. В таких случаях электростатический электрод будет открытым, то есть доступным для окружающего воздуха и радионуклидов, в максимальной степени - окружающий воздух будет окружать электростатический электрод со всех сторон (за исключением, возможно, монтажной платы, на которой размещен электростатический электрод, если она предусмотрена).

Однако такое совершенно открытое расположение электростатического электрода, а также, возможно, и других элементов/компонентов устройства в соответствии с настоящим изобретением является небезопасным, поскольку высокие электрические напряжения, созданные/наведенные на электростатическом электроде и других элементах/компонентах устройства, таких как соединительные электроды, блок питания, соединительные проводники и другие, при включении устройства в электрическую сеть, могут быть опасными для жизни и здоровья людей и препятствовать нормальной эксплуатации или выводить из строя различные устройства и приборы в случае их касания таких элементов/компонентов настоящего устройства, находящихся под высоким напряжением.

В связи с опасностью полностью открытого расположения электростатического электрода необходимы меры по обеспечению электрической безопасности, заключающиеся в предотвращении возможности касания электростатического электрода и других элементов/компонентов устройства. В варианте, показанном на фиг. 1 , это обеспечивается помещением устройства в корпус 101 . Другие варианты обеспечения электрической безопасности, которые могут использованы как при наличии корпуса, так и без него, будут описаны далее.

Таким образом, электростатический электрод должен, с одной стороны, быть открытым для окружающего воздуха, а с другой стороны, он должен быть защищен от физического контакта с ним для людей и различных устройств. Помещение устройства в корпус предотвращает контакт с электростатическим электродом и другими элементами устройства, а открытость электростатического электрода обеспечивается в варианте на фиг. 1 с помощью окна 104.

Поскольку окно 104 имеет размеры, достаточные для прохода через него и последующего контакта с электростатическим электродом частей тела или электропроводящих предметов, в окне 104 выполнены защитные полоски 141 , щели 142 между которыми, а также между полосками 141 и краем окна 104 в корпусе 101 обеспечивают открытость электростатического электрода, расположенного в корпусе за окном 104. Вместо полосок 141 могут применяться различные сетки, ткани, пленки и другие материалы, не препятствующие проходу радионуклидов (таких как ДПР радона и других) и/или взвешенных в воздухе частиц (например, пыли) с радионуклидами на них в корпус к электростатическому электроду. В других вариантах осуществления открытость электростатического электрода, расположенного в корпусе, окружающему воздуху может обеспечиваться отверстиями различных размеров и форм, в том числе щелей, вырезов и т.п.

Далее со ссылками на фиг. 2 и 3 поясняется конструкция и принцип действия устройства в соответствии с изобретением. На фиг. 2 показана монтажная плата с компонентами устройства в соответствии с возможным вариантом реализации изобретения. Она может быть размещена в корпусе устройства, подобном показанному на фиг. 1. В то же время показанная плата может выполнять все функции устройства и в показанном виде, без корпуса, и представляет собой полноценное устройство, соответствующее настоящему изобретению.

Плата 201 представляет собой монтажную плату, которая может быть выполнена из диэлектрического материала, например, в виде печатной платы с фольгированными дорожками. Плата 201 предназначена, с одной стороны, для закрепления на ней и электрического соединения соответствующим образом элементов/компонентов устройства, а с другой стороны, для закрепления в корпусе или на других объектах.

На плате 201 размещены два соединительных электрода 202, образующие соединительный элемент, в виде плашечных зажимов (groove clamps), в которые можно ввести и закрепить, например, провода, которые, в свою очередь, могут соединяться с вилкой штепсельного разъема для включения в электрическую сеть или являться проводами электрической сети сами по себе. В качестве электродов 202 могут использоваться другие виды зажимов, разъемов и соединителей, а также контактные площадки, оконцеватели проводов или непосредственно оголенные провода.

При размещении монтажной платы 20 , представленной на фиг. 2, в корпусе 101 , показанном на фиг. 1 , соединительные электроды 202 монтажной платы 201 могут быть соединены с соединительными электродами 121 вилки 102 с помощью проводников. Это, однако, является частным вариантом реализации устройства, поскольку для реализации устройства не обязательно использовать монтажную плату, представленную на фиг. 2, и, в свою очередь, не обязательно использовать корпус, представленный на фиг. 1 , или корпус вообще, поскольку варианты выполнения устройства, показанные на фиг. 1 и 2 (а также на фиг. 3), приведены лишь для примера с целью пояснения и могут быть заменены или изменены, использованы по отдельности или совместно.

На монтажной плате 201 на фиг. 2 около соединительных электродов 202 расположен блок питания 203, электрически соединенный с соединительными электродами 202. При подключении устройства к электрической сети с помощью соединительных электродов электрическое напряжение через соединительные электроды 202 поступает в блок питания 203. Блок питания 203 состоит из двух модулей, один из которых является модулем высокого напряжения 231 , а другой модулем низкого напряжения 232.

Модуль высокого напряжения 231 соединен с соединительными электродами 202 и через них при подключении устройства к электрической сети в модуль 231 поступает электрическое напряжение. Модуль высокого напряжения 231 преобразует поступившее электрическое напряжение в постоянное электрическое напряжение или электрическое напряжение с постоянной (во времени) составляющей. Полученное электрическое напряжение с постоянной составляющей (постоянное напряжение является его частным случаем, когда имеется только постоянная составляющая, а переменные составляющие отсутствуют) из модуля высокого напряжения 231 подается на электростатический электрод 204.

Наличие постоянной составляющей в напряжении между электростатическим электродом и одним или несколькими соединительными электродами и, преимущественно, ее величину можно определить несколькими способами. Формула средней величины напряжения, соответствующей постоянной составляющей, выглядит следую им образом:

где U _c - среднее значение (постоянная составляющая) напряжения; Т - период времени, в течение которого осуществляется измерение (для периодических процессов - период повтора); u(t) - зависимость напряжения от времени. Численное интегрирование, позволяющее получить среднее напряжение в соответствии с приведенной формулой, возможно выполнить путем суммирования отсчетов аналого-цифрового преобразователя (АЦП) с делением на количество просуммированных отсчетов (что соответствует периоду измерения, т.к. отсчеты берутся через определенные интервалы времени).

Интегрирование возможно выполнить и с помощью электронных компонентов, объединенных в интегрирующие цепочки, известные из уровня техники. Например, для этого может использоваться RC-цепочка с постоянной времени, подобранной для снижения или устранения влияния периодического процесса на результат измерения. Результат на выходе такой интегрирующей цепи может быть измерен и использован для определения величины постоянной составляющей.

Интегрирующие цепочки представляют собой один из видов фильтров низкой частоты. Для определения постоянной составляющей могут быть использованы и другие фильтры низкой частоты, известные из уровня техники аналогичным образом. Кроме того, могут использоваться анализаторы спектра напряжения, которые в качестве одной из составляющих спектра выдают величину постоянной составляющей.

Постоянную составляющую напряжения возможно измерить непосредственно вольтметром постоянного напряжения в том случае, если напряжение между электростатическим электродом и одним из соединительных электродов постоянно (возможно с некоторой пульсирующей составляющей). Выполнение этого условия зависит от того, относительного какого соединительного электрода осуществляется измерение напряжения.

Электрические сети, с которыми должны соединяться устройства в соответствии с настоящим изобретением (предпочтительно бытовые сети, выполненные в домах, офисах и других подобных помещениях), передают для бытовых потребителей преимущественно переменное напряжение на фазных проводах относительно нулевого провода или заземленного провода. При измерении напряжения между электростатическим электродом, на котором создан постоянный электрический потенциал, и нулевым (нейтральным) или заземленным проводом периодических колебаний напряжения не будет или они будут малы. Однако при измерении напряжения между электростатическим электродом и фазным проводом периодические колебания напряжения, передаваемые фазным проводом относительно нулевого или заземленного провода, будут вносить в измеряемое напряжение переменную составляющую, влияние которой на результат измерений зависит от соотношения измеряемого постоянного напряжения и амплитуды периодических колебаний напряжения, а также, возможно, от способа измерения.

Помимо постоянной составляющей напряжение на электростатическом электроде может иметь и переменную составляющую, т.е. на электростатический электрод может быть подано не только постоянное напряжение, но и другие виды напряжений, представляющие собой комбинацию постоянной и переменной составляющих, например, это может быть пульсирующее напряжение и т.п. Переменная составляющая может наблюдаться в напряжении на электростатическом электроде относительно одного соединительного электрода (например, соединяемого с фазным проводом или нулевым или нейтральным или заземленным проводником) или относительно нескольких соединительных электродов при соединении их с электрической сетью.

В том случае, если модуль высокого напряжения формирует постоянное напряжение на электростатическом электроде относительно нулевого (нейтрального) и/или заземленного провода, относительно фазного провода на электростатическом электроде будет присутствовать переменная составляющая, поскольку фазный провод сам по себе переносит переменное напряжение. И наоборот, если модуль высокого напряжения формирует постоянное напряжение на электростатическом электроде относительно напряжения фазного провода, то это напряжение на электростатическом электроде будет содержать относительно нулевого и/или заземленного провода переменную составляющую напряжения, соответствующую переменному фазному напряжению. Если же переменная составляющая напряжения на электростатическом электроде не соответствует фазному напряжению, то переменные составляющие (в общем случае не совпадающие) напряжения на электростатическом электроде будут наблюдаться как относительно фазного провода, так и относительно нулевого и/или заземленного провода.

При подаче на электростатический электрод электрического напряжения с постоянной составляющей относительно, по меньшей мере, одного из соединительных электродов при подключении устройства к сети, в пространстве около электростатического электрода, а также в пространстве между электростатическим электродом и проводами электрической сети устанавливается электрическое поле с постоянной составляющей, соответствующей постоянной составляющей напряжения на электростатическом электроде относительно одного или более проводов (или других проводников, передающих ток и напряжение) электрической сети. Поскольку напряжение представляет собой разность потенциалов, то это означает, что электростатический электрод приобрел электрический потенциал с постоянной составляющей (или, в частном случае, постоянный электрический потенциал) относительно одного или более проводов электрической сети.

Величина постоянной составляющей напряжения (по абсолютному значению) на электростатическом электроде относительно одного или нескольких соединительных электродов преимущественно больше (по абсолютному значению) действующего значения или амплитуды переменной составляющей и/или постоянной составляющей (также по абсолютному значению) напряжения между соединительными электродами. В целях определения использования настоящего изобретения учитывается напряжение между каждыми соединительными электродами, если их больше двух. То есть, постоянная составляющая напряжения (ее абсолютное значение) на электростатическом электроде относительного одного или нескольких соединительных электродов должна сравниваться с действующей величиной или амплитудой переменной и/или постоянной составляющей (ее абсолютным значением) напряжения между соединительными электродами, которые могут подключаться к проводам электрической сети. В частности, для сравнения может браться напряжения между фазным и нулевым проводами, фазным и заземленным проводами, нулевым и заземленным проводами, если между ними есть напряжение.

В предпочтительном варианте напряжение на электростатическом электроде относительно определенного соединительного электрода сравнивается с напряжением между этим же определенным соединительным электродом и другим соединительным электродом. В то же время может учитываться напряжение и между соединительными электродами, отличающимися от указанного определенного соединительного электрода, если их больше двух. Выбор соединительных электродов для определения напряжения между ними и соединительного электрода для определения относительно него напряжения на электростатическом электроде зависит от методики, которая должна формироваться исходя из разумных исходных предпосылок. Напряжение на электростатическом электроде относительно нескольких соединительных электродов может определяться в тех случаях, когда постоянные составляющие потенциалов этих электродов одинаковы, или когда осуществляется перебор всех вариантов измерений для определения наличия указанного признака для каждого соединительного электрода.

Напряжение в зависимости от подключения измерительного прибора может иметь положительный или отрицательный знак. Указанные в настоящем описании величины напряжений и их составляющих, а также их соотношения преимущественно относятся к величине напряжения безотносительно его знака, то есть к величине напряжения по модулю (абсолютному значению). Таким образом, если указано, что постоянная составляющая напряжения между электростатическим электродом и одним или несколькими соединительными электродами больше напряжения (переменной и/или постоянной составляющих) между соединительными электродами, то это означает, что постоянная составляющая напряжения на электростатическом электроде может быть больше численного значения напряжения между соединительными электродами, если напряжения берутся со знаком «+», или меньше численного значения напряжения между соединительными электродами, если напряжения берутся со знаком «-».

Другими словами, постоянная составляющая потенциала электростатического электрода может быть больше постоянной составляющей потенциала одного или нескольких соединительных электродов на величину, превышающую численное значение напряжения (переменной и/или постоянной составляющих) между соединительными электродами, если напряжения берутся со знаком «+», или меньше постоянной составляющей потенциала одного или нескольких соединительных электродов на величину, превышающую численное (абсолютное) значение напряжения (переменной и/или постоянной составляющих) между соединительными электродами, если напряжения берутся со знаком «-».

Таким образом, на электростатический электрод возможна подача напряжения как с положительной постоянной составляющей, так и с отрицательной. В предпочтительном варианте постоянная составляющая имеет отрицательный знак, для обеспечения эффективного осаждения заряженных частиц, взвешенных в воздухе. В том случае, если на электростатический электрод подано напряжение с отрицательной постоянной составляющей, то на него происходит осаждение ДПР радона (и, возможно, других радионуклидов), поскольку образование ДПР происходит в основном в виде ионов, образовавшиеся ионы имеют положительный заряд и притягиваются к электростатическому электроду с отрицательной постоянной составляющей электрического напряжения. В результате накопления ДПР получаемые показания становятся кумулятивными, поскольку датчик будет в основном определять альфа-частицы и/или бета-частицы и/или гамма-излучения, испускаемые радионуклидами, осевшими на электростатическом электроде.

Кумулятивные показания имеют преимущество перед некумулятивными в том, что они больше по величине, а значит устройство является более чувствительным, т.к. могут быть накоплены радионуклиды при их низкой концентрации в воздухе и благодаря этому получена оценка их концентрации, которую невозможно получить другими способами. Кроме того, устройство с определением содержания радионуклидов по накопленным радионуклидам, осевшим на электростатическом электроде, обеспечивает получение более точных данных. Если же на электростатический электрод подано напряжение с положительной постоянной составляющей, то ДПР радона (и, возможно, других радионуклидов) отталкиваются от электростатического электрода, поскольку, как отмечено ранее, они также имеют положительный заряд, и в результате датчик может основном определять только альфа-частицы и/или бета-частицы и/или гамма-излучения, испускаемые отрицательно заряженными ДПР радионуклидов или радионуклидами, не имеющими заряда (например, радона). Такие радионуклиды могут быть как осевшими на электростатическом электроде, так и находящимися около электростатического электрода (например, внутри электрической камеры) после того, как поток частиц пыли и других микрочастиц увлек или перенес их к электростатическому электроду. Определение содержания радионуклидов в воздухе без накопления (некумулятивные показания) имеют преимущество в скорости получения показаний, т.к. не требуется время для накопления радионуклидов и получаемые данные относятся непосредственно к текущему моменту.

В то же время необходимо отметить, что помимо радона/торона в воздухе могут находиться и другие радионуклиды, которые могут осаждаться на частицы пыли или другие микрочастицы и/или образовывать с ними химические и другие виды связей. Поскольку заряд, приобретаемый частицами пыли или другими микрочастицами может быть как положительный, так и отрицательный, то и привлекаться к электростатическому электроду и осаждаться на нем радионуклиды могут при любом знаке напряжения, поданного на электростатический электрод. То есть при отрицательном потенциале на электростатическом электроде могут быть радионуклиды, не осевшие на этот электрод, а при положительном потенциале на электростатическом электроде могут быть радионуклиды, осевшие на этот электрод.

Необходимо отметить, что даже радионуклиды, имеющие электрический заряд, знак которого совпадает со знаком потенциала электростатического электрода, могут оседать на этот электрод или притягиваться к нему посредством создаваемого электростатическим электродом электрического поля в том случае, когда они осели на частицы пыли или другие микрочастицы, имеющие противоположный по знаку электрический заряд, превышающий по величине заряд радионуклида (предпочтительно в два и более раз).

Другими словами, датчик, установленный около электростатического электрода (на расстоянии не более длины пробега детектируемых альфа-частиц и/или бета-частиц и/или расстояния, на котором возможна эффективная регистрация гамма-излучений), может детектировать альфа-частицы и/или бета- частицы и/или гамма-излучения, испускаемые радионуклидами, которые оказались на электростатическом электроде и/или около электростатического электрода независимо от знака электрического потенциала, установленного на электростатическом электроде (зависящего от полярности напряжения, приложенного к нему).

Также необходимо отметить, что возможность попадания радионуклидов из воздуха около устройства на электростатический электрод кроме возможности испускания альфа-частиц и/или бета-частиц и/или гамма-излучений радионуклидами на электростатическом электроде (например, осевшими на него) также подразумевает возможность испускания альфа-частиц и/или бета-частиц и/или гамма-излучений радионуклидами около электростатического электрода, которые не успели осесть на этот электрод или не могу этого сделать в силу своей электронейтральности, или, например, если они сами являются продуктом радиоактивного распада радионуклидов, находившихся на электростатическом электроде или около него.

Наличие постоянной составляющей напряжения на электростатическом электроде относительно одного или нескольких соединительных электродов, соединяемых с электрической сетью, имеет высокое значение по следующим причинам. Провода или проводники электрической сети обычно распределены в пространстве (например, в стенах помещения) и имеют постоянную составляющую электрического потенциала, близкую к потенциалу земли (здания, помещения), так как наличие постоянного напряжения между фазным проводом и землей (нулевым проводом, нейтралью), а также между нулевым проводом (нейтралью) и землей представляет собой неисправность сети, которую обычно стремятся устранить, а нулевой провод по нормативным требованиям преимущественно необходимо заземлять.

В случае электрической сети, передающей постоянное напряжение, все описание, сделанное выше относительно электрических сетей с переменным напряжением, также верно за исключением того, что электрические сети с постоянным напряжением менее распространены, переменная составляющая напряжения на проводниках в них отсутствует или мала (много меньше постоянной составляющей), а ее проводники образуют протяженный (и иногда распределенный в пространстве) электрический диполь или конденсатор. Электрическое поле диполя быстро убывает в зависимости от расстояния, а средний потенциал, представляющий собой арифметическое среднее потенциалов проводников, может соответствовать потенциалу окружающей среды, например, при разнополярных потенциалах в проводниках, или отличаться от него на величину не более половины величины напряжения между проводниками. В последнем случае потенциал окружающей среды может постепенно изменяться в сторону среднего потенциала такой электрической сети.

Это значит, что подачей на электростатический электрод постоянного напряжения (или постоянной составляющий напряжения) относительно проводов электрической сети как переменного, так и постоянного напряжения, осуществляется придание электростатическому электроду электрического потенциала, отличающегося от потенциала не только проводов электрической сети, но и всего окружающего пространства, что соответствует созданию уединенного заряда (без образующего диполь заряда другой величины или с другим знаком, расположенного рядом с электростатическим электродом в пределах устройства). Уединенный заряд формируется за счет создания на электростатическом электроде избытка электронов (формируется отрицательный заряд) или недостатка электронов (формируется положительный заряд).

Благодаря уединенности относительно окружающей среды (например, стен и других элементов помещений) электрического заряда на электростатическом электроде, формирующего электрическое поле в окружающем пространстве, потенциал указанного электрического поля убывает обратно пропорционально расстоянию от электрода (в первой степени), а сила Кулона, действующая на заряды вокруг электростатического электрода, убывает обратно пропорционально квадрату расстояния от электрода (т.е. во второй степени).

Это выгодно отличает настоящее изобретение от уровня техники, в котором обычно используются дипольные электрические камеры, т.е. содержащие положительный и отрицательный электрод, между которыми прикладывается высокое напряжение, что приводит к формированию такого электрического поля, потенциал которого на расстояниях больше расстояния между электродами убывает обратно пропорционально квадрату расстояния от камеры (т.е. во второй степени), а сила Кулона, действующая на заряды вокруг таких электрических камер, убывает обратно пропорционально кубу расстояния от камеры (т.е. в третьей степени).

Так как воздух неизбежно содержит взвешенные микрочастицы, представляющие собой, в том числе, пыль, то при установлении в пространстве между электростатическим электродом и проводами электрической сети электрического поля с постоянной составляющей пыль начнет притягиваться к электростатическому электроду, поскольку она легко электризуется при трении о воздух или благодаря другими механизмами и, значит, приобретает электрический заряд, на который в электрическом поле действует сила, перемещающая заряженные частицы, в т.ч. и пыль. Поскольку на пыль, вследствие ее электризации, также осаждаются радионуклиды (в том числе ДПР радона), это означает, что при осаждении пыли на открытый для окружающего воздуха электростатический электрод вследствие наличия у нее электрического потенциала с постоянной составляющей вместе с пылью на электрод осаждаются и радионуклиды, ранее осевшие на частицы пыли. Кроме того, радионуклиды, в том числе ДПР радона, могут осаждаться на электростатический электрод и самостоятельно, без помощи пыли или других частиц.

Это означает, что для привлечения, захвата и осаждения (то есть сбора) радионуклидов (преимущественно вместе с пылью) из одного и того же объема окружающего пространства в соответствии с настоящим изобретением не требуются устройства или системы нагнетания или создания потока воздуха, такие как вентиляторы, насосы, кондиционеры и т.п. Кроме того, для сбора радионуклидов требуется электростатический электрод с размерами (площадью, объемом), меньшими по сравнению с устройствами в уровне техники (в частности, с размерами их диполей и/или воздушных камер), поскольку формируемое устройством в соответствии с настоящим изобретение электрическое поле убывает значительно в меньшей степени (медленнее) в зависимости от расстояния.

Это позволяет создать малогабаритное (компактное) устройство для определения содержания радионуклидов в окружающем воздухе, так как электрическое поле, создаваемое открытым электростатическим электродом, на который подано постоянное электрическое напряжение относительно электрической сети, а значит и окружающего пространства, эффективно захватывает и осаждает (собирает) радионуклиды, в том числе ДПР радона, на электростатическом электроде из значительного объема окружающего пространства без использования насоса.

Кроме того, благодаря указанному свойству формируемого электрического поля в соответствии с настоящим изобретением значительно повышается эффективность устройства, поскольку даже минимальные размеры электростатического электрода, определяемые из других соображений, обеспечивают более высокую эффективность по осаждению пыли и сбору радионуклидов и значительно более высокую чувствительность в определении содержания и характеристик (частоты распада, концентрации, объемной активности) радионуклидов, в том числе радона и его ДПР, по сравнению с уровнем техники, так как на такой открытый электростатический электрод осаждаются радионуклиды из большего объема пространства (предпочтительно без отсеивания и фильтрации мелкоразмерных частиц пыли).

Объем пространства, из которого происходит захват и сбор радионуклидов

(преимущественно вместе с пылью), определяется напряженностью электрического поля, которая в случае настоящего изобретения убывает в зависимости от расстояния в меньшей степени, чем для устройств из уровня техники, имеющих диполи. Это означает, что напряженность электрического поля, достаточная для перемещения пыли и радионуклидов на электростатический электрод, устройством в соответствии с изобретением формируется на большем расстоянии, чем устройствами из уровня техники при тех же напряжениях и/или размерах, и, значит, устройство в соответствии с настоящим изобретением захватывает пыль из большего объема окружающего пространства (воздуха). Таким образом, настоящее устройство более эффективно собирает радионуклиды из окружающего пространства, чем устройства из уровня техники.

Поскольку на электростатическом электроде может быть не только постоянная составляющая электрического потенциала, но и переменная, формируемое электростатическим электродом электрическое поле может быть переменным. Кроме того, на одном или нескольких проводах электрической сети переменного напряжения имеется переменная составляющая напряжения большой величины. Это значит, что на заряженные частички, взвешенные в воздухе, в таких случаях будет действовать сила Кулона, переменная по величине.

В результате воздействия на заряженные частички в воздухе переменного электрического поля сила Кулона может быть периодически направлена как по направлению к электростатическому электроду, так и обратно. Это может замедлять скорость осаждения заряженных частиц на электростатическом электроде, поскольку часть энергии формируемого электрического поля будет затрачена на замедление заряженных частиц, которые электрическое поле сначала ускорило в одном направлении, а после смены направления электрического поля стало ускорять в другом направлении.

Для повышения скорости осаждения заряженных частиц на электростатическом потенциале (повышения эффективности устройства) предпочтительно, чтобы постоянная составляющая напряжения на электростатическом электроде относительно одного или нескольких соединительных электродов, характеризующая постоянную составляющую его потенциала, была больше амплитуды переменной составляющей напряжения, формирующей переменное электрическое поле и, соответственно, переменную по величине и направлению силу Кулона.

Поскольку основной вклад в переменное электрическое поле вносит переменное напряжение электрической сети, для обеспечения преимущественной однонаправленности силы Кулона необходимо, чтобы постоянная составляющая напряжения на электростатическом электроде относительно одного или нескольких соединительных электродов была больше действующего (эффективного среднеквадратического) напряжения между соединительными электродами, что будет соответствовать, в частности, действующему напряжению между фазным и нулевым (нейтральным) проводами (или землей (заземленным проводом) вместо нулевого провода).

Величина среднеквадратического (оно же действующее, оно эффективное) значения напряжения определяется по сле ющей формуле:

где U _rms - среднеквадратическое (действующее, эффективное) напряжение; Т - период времени, в течение которого осуществляется измерение; u(t) - зависимость напряжения от времени. В соответствии с указанной формулой среднеквадратическое значение за заданный период времени Т можно получить для напряжения с любой зависимостью от времени. Например, для постоянного напряжения его среднеквадратическое значение будет равно ему самому же, а для синусоидального напряжения среднеквадратическое значение будет составлять примерно 0,707 от амплитуды синусоиды и т.д.

Действующее значение переменного напряжения численно соответствует значению постоянного напряжения, совершающего ту же самую работу над зарядом, что и переменное напряжение. Поскольку перемещение частиц, взвешенных в воздухе, является работой, производимой силой Кулона, прикладываемой к заряженным частицам электрическим полем, величина которого может быть охарактеризована электрическим напряжением, то сравнение действующих величин постоянной составляющей напряжения на электростатическом электроде и переменного напряжения в электрической сети позволяет определить не только мгновенное направление перемещения заряженных частиц в воздухе, но и направление перемещения заряженных частиц за длительный временной интервал, преимущественно больше периода переменного напряжения. Если постоянная составляющая напряжения (или действующее значение этого напряжения) на электростатическом электроде больше действующего значения переменного напряжения в электрической сети, то даже несмотря на то, что в некоторые части периода результирующее электрическое поле может формировать силу Кулона, направляющую заряженные частицы определенного знака от электростатического электрода, в большую часть периода сила Кулона будет направлять заряженные частицы в сторону электростатического электрода. (Направление движения заряженных части зависит от знака их заряда, однако, учитывая, что могут формироваться заряженные частицы обоих знаков, часть частиц будет двигаться в одном направлении, а часть в другом в зависимости от направления электрического поля - в случае настоящего изобретения речь идет о той части частиц, знак заряда которых заставляет их всегда или в большую часть времени двигаться в сторону электростатического электрода и осаждаться на нем)

Среднеквадратическое (действующее, эффективное) значение является самым распространенным показателем, характеризующим переменное напряжение в электрических сетях. Когда говорят просто о напряжении или силе тока в электрических сетях переменного напряжения, то по умолчанию обычно имеются в виду именно их среднеквадратичные значения. Кроме того, в среднеквадратичных значениях проградуированы индикаторы и отображающие элементы всех вольтметров и амперметров переменного тока.

Следовательно, для обеспечения работоспособности устройства в соответствии с настоящим изобретением и определения использования изобретения в качестве показателя, с которым сравнивается постоянная составляющая напряжения на электростатическом электроде, возможно использовать действующее значение напряжения электрической сети, для подключения к которой предназначено устройство.

В преимущественном варианте осуществления изобретения постоянная составляющая электрического потенциала (напряжения относительно соединительных электродов) на электростатическом электроде предусматривается большей, чем амплитуда переменного напряжения электрической сети. В таком случае на заряженные частицы в воздухе будет действовать сила Кулона, имеющая одно и то же направление в любой момент времени, хотя и различающаяся по величине в разные моменты времени. Амплитуда переменного напряжения преимущественно определяется по среднеквадратическому значению с учетом формы переменного напряжения (предпочтительно с исключением из учета пиков, выбросов, импульсов напряжения и т.п., поскольку они могут иметь весьма большое значение, но малую длительность, в связи с чем вносят относительно малый вклад в работу, выполняемую напряжением или электрическим полем, например, по перемещению заряженных частиц на электростатический электрод).

Это значит, что энергия электрического поля не будет тратиться на замедление частиц, она всегда будет тратиться на ускорение (перемещение) частиц в направлении электростатического электрода. Соответственно, эффективность и чувствительность такого устройства, осаждающего на электростатическом электроде заряженные частицы с более высокой скоростью и, значит, в большем количестве, будет выше, чем, если бы постоянная составляющая напряжения была меньше амплитуды переменной составляющей напряжения.

Соответственно, для реализации более эффективного и чувствительного устройства модуль высокого напряжения должен представлять собой не только преобразователь переменного напряжения в постоянное, например, выпрямитель, но и повышающий преобразователь напряжения, поскольку при выпрямлении без дополнительного повышения напряжения постоянная составляющая выпрямленного напряжения будет меньше амплитуды выпрямляемого переменного напряжения и даже меньше действующего значения, в том числе в связи с потерями при выпрямлении (для синусоидального напряжения его средневыпрямленное значение напряжения составляет 0,9 от действующего). Тем не менее, простой выпрямитель также может применяться в качестве модуля высокого напряжения, поскольку осаждение заряженных частиц на электростатическом электроде может происходить и в том случае, если постоянная составляющая напряжения меньше амплитуды переменной составляющей напряжения, хотя такое осаждение частиц и будет происходить медленнее, то есть с меньшей эффективностью.

Для обеспечения сбора заряженных частиц из окружающего воздуха при подключении устройства в соответствии с настоящим изобретением к электрической сети постоянного напряжения, постоянная составляющая напряжения на электростатическом электроде относительно одного или нескольких соединительных электродов преимущественно должна превышать постоянную составляющую напряжения (или постоянное напряжение) между соединительными электродами (и проводами электрической сети). В этом случае даже если напряжения на электростатическом электроде и соединительном электроде относительно другого электростатического электрода будут иметь один знак, потенциал электростатического электрода все равно будет отличаться как от потенциалов отдельных соединительных электродов, так и от их среднего потенциала (а значит совместно от отдельных и среднего потенциалов проводов электрической сети). Это значит, что на электростатическом электроде будет представлять собой уединенный заряд и формировать электрическое поле, медленно убывающее в зависимости от расстояния и обеспечивающее эффективный сбор заряженных частиц и радионуклидов из окружающего воздуха на электростатический электрод.

Действующие значения напряжений в электрических сетях обычно составляют около 1 10В, 127В, 220В, 250В, 380В (может быть и промышленное напряжение 690В) - то есть менее 1000В, преимущественно менее 500В и даже менее 400В. Таким образом, для реализации настоящего изобретения практически в любых бытовых условиях достаточно обеспечить постоянную составляющую с абсолютной величиной напряжения на электростатическом электроде относительно одного или нескольких соединительных электродов не менее 500В или 600В или 700В или 800В. Такая относительно небольшая величина постоянной составляющей обеспечивает большую безопасность устройства в соответствии с настоящим изобретением.

Однако могут быть варианты, когда постоянная составляющая напряжения на электростатическом электроде относительно одного или нескольких соединительных электродов предпочтительно имеет значение больше 1000В или меньше -1000В. При таких напряжениях обеспечиваются условия для более интенсивного осаждения заряженных частиц на электростатический электрод и, соответственно, обеспечивается повышенная чувствительность и эффективность устройства в соответствии с настоящим изобретением в определении активности/концентрации радионуклидов, в том числе радона и/или его ДПР.

Напряжение на электростатическом электроде должно быть меньше напряжения, при котором возможен электрический пробой воздуха или элементов/компонентов устройства, коронный разряд или другие негативные явления, связанные с высокими напряжениями. Для целей настоящего изобретения верхний допустимый предел постоянной составляющей напряжения между электростатическим электродом и одним или несколькими соединительными электродами возможно оценить в 3000В. Таким образом, постоянная составляющая электрического напряжения на электростатическом электроде относительно одного или нескольких соединительных электродов по абсолютной величине имеет значение не менее 300В и не более 3000В, или не менее 500В и не более 2000В, или предпочтительно не менее 1000В и не более 1500В.

После того, как радионуклиды (в т.ч. ДПР радона) осели на электростатическом электроде, выполняющем роль ловушки, или попали в область около этого электрода, происходит их распад с выделением альфа-частиц, бета- частиц и/или гамма-излучений (или других излучений). Выделение альфа-частиц, бета-частиц и/или гамма-излучений может быть зарегистрировано с помощью одного или более датчиков соответствующих частиц или излучений, расположенных около электростатического электрода. Например, датчик альфа-частиц представляет собой элемент/компонент, выдающий сигнал, отражающий параметры альфа-частицы, например, факт их пролета около датчика, их попадание на датчик, и/или попадание на датчик частиц, формируемых альфа-частицами при их пролете, например, ионов (треков ионов). Аналогичные датчики могут быть использованы для регистрации бета-частиц и/или гамма-излучений.

Сигнал с датчика соответствующих частиц или излучений (на фиг. 2 не показан) подается в блок обработки 205, в котором происходит обработка сигнала с регистрацией альфа-частиц и/или бета-частиц и/или гамма-излучений (определением факта их пролета/появления), указывающих на распад радионуклидов, и определение, при необходимости, ряда параметров, например, скорости распада радионуклидов и/или их концентрации/активности в окружающем воздухе (в том числе для радона и его ДПР).

Данные, определенные (зарегистрированные, продетектированные) блоком обработки 205, и/или сигнал из датчика могут быть переданы с помощью модуля связи 206 во внешнее устройство, например, индикатор. Кроме того, указанные данные и/или сигнал могут быть переданы в индикатор без использования модуля связи, например, напрямую или через другие элементы.

Для обеспечения работоспособности блока обработки 205 и, дополнительно, модуля связи 206 блок питания 203 преимущественно содержит модуль низкого напряжения 232. Модуль низкого напряжения электрически соединен с соединительными электродами и выполнен с возможностью преобразования напряжения, например, электрической сети в напряжение питания, необходимое для блока обработки (а также модуля связи и, возможно, индикатора). Модуль низкого напряжения соединен с блоком обработки и выполнен с возможностью подачи в блок обработки сформированного электрического напряжения питания.

Далее изобретение описывается со ссылкой на фиг. 3, на которой показана блок-схема устройства согласно одному из возможных вариантов выполнения изобретения. Варианты реализации устройства, показанные на фиг. 1 и 2, могут использовать блок-схему, показанную на фиг. 3, однако это не является обязательным и выполнение устройств фиг. 1 и 2 на уровне структурной блок-схемы может отличаться. Элементы/компоненты, показанные на фиг. 1 , 2 и 3, имеющие одинаковые функциональные назначения и/или наименования, могут различаться по составу или форме выполнения, в связи с чем на разных фигурах им присвоены разные номера позиций, нумерация которых является отдельной для каждой фигуры.

Блок-схема, показанная на фиг. 3, содержит соединительный элемент 301 в виде вилки с соединительными электродами 31 1 , электрически соединенными с блоком питания 302, включающим в себя модуль высокого напряжения 321 , выход которого соединен с электростатическим электродом 303, и модуль низкого напряжения 322, соединенный с блоком обработки 305, включающим в себя усилитель 351 и модуль обработки 352, например, процессор или контроллер, модулем связи 306 и индикатором 307. Рядом с электростатическим электродом 303 установлен датчик 304, сигнал которого подается в блок обработки 305, где он усиливается усилителем 351 и обрабатывается модулем обработки 352. Из модуля обработки 352 обработанные данные и/или сигнал датчика направляются в модуль связи 306, в котором они могут быть переданы, например, по радиосвязи через антенну 361. Кроме того, из модуля обработки 352 обработанные данные и/или сигнал датчика направляются в индикатор 307, который может отображать уровень сигнала, события регистрации альфа-частиц, бета-частиц и/или гамма-излучений и/или характеристики, полученные при обработке сигнала в модуле обработки 352.

Модуль высокого напряжения предназначен для подачи на электростатический электрод электрического напряжения с постоянной составляющей относительно одного или нескольких соединительных электродов, входящих в состав соединительного элемента (например, вилки штепсельного разъема). В показанном на фиг. 3 варианте модуль высокого напряжения содержит умножитель напряжения (например, генератор Кокрофта-Уолтона), который состоит из лестницы (нескольких цепочек) конденсаторов и диодов и может преобразовывать переменное или пульсирующее напряжение в высокое постоянное напряжение (или напряжение с постоянной составляющей), величина которого больше, чем напряжение между соединительными электродами.

К достоинствам умножителя напряжения относится отсутствие трансформатора (и, как следствие, меньший вес и размеры), отсутствие необходимости в усиленной изоляции и формирование выходного напряжения относительно входа, соединенного с соединительными электродами. Благодаря последнему преимуществу отсутствует необходимость в обеспечении привязки потенциала какого-либо элемента модуля высокого напряжения к потенциалу одного или нескольких соединительных электродов, как это может потребоваться при использовании, например, трансформаторной схемы преобразователя напряжения.

В самом деле, в качестве повышающих преобразователей напряжения в уровне техники обычно используются схемы/устройства, содержащие трансформаторы, основным преимуществом которых является обеспечение электрической (гальванической) развязки (изоляции) между входной и выходной обмотками трансформатора, что обеспечивает электробезопасность преобразователя напряжения вследствие того, что ток из электрической сети не может напрямую попасть в запитанное через трансформаторный преобразователь устройство. Электрические потенциалы на выходе такого преобразователя оказываются отличающимися на примерно одинаковую величину в половину выходного напряжения от постоянного потенциала земли с разными знаками и образуют диполь между выходными электродами или, в некоторых вариантах, одним выходным электродом и корпусом. Как отмечалось выше, электрическое поле, формируемое диполем, убывает в зависимости от расстояния от диполя быстрее, т.е. в большей степени, чем от уединенного заряда, и поэтому такие преобразователи не могут обеспечивать преимуществ настоящего изобретения.

Аналогичным недостатком обладают автономные, запитываемые от гальванических элементов, батарей или аккумуляторов, устройства. Формируемое в них высокое напряжение подается на два электрода в электрической камере (или на один электрод относительно корпуса или какого-либо электропроводящего элемента устройства). Поскольку такие устройства полностью автономны, они электрически (гальванически) развязаны (изолированы) от электрической сети и окружающей среды. В результате потенциалы этих электродов или электрода и корпуса также оказываются отличающимися на примерно одинаковую величину в половину выходного напряжения от постоянного потенциала земли с разными знаками и образуют классический диполь.

Если автономное устройство само по себе имеет электрический потенциал, например, полученный ранее, то за счет осаждения заряженных частиц (например, пыли), общий (средний) электрический потенциал устройства достаточно быстро уравняется с потенциалом окружающей среды и далее будет оставаться на том же уровне, то есть устройство с электрической точки зрения будет представлять собой диполь, поскольку потенциалы несущих электричество элементов, между которыми создается высокое напряжение (и один из которых представляет электростатический электрод), будут разнесены относительно среднего потенциала устройства по существу на одинаковые величины с разными знаками. Аналогичная картина будет наблюдаться и в устройствах, подключаемых к электрической сети с обеспечением электрической (гальванической) развязки (изоляции) за исключением того, что в дополнение к осаждению заряженных частиц добавляется еще один процесс, способствующий выравниванию среднего потенциала электрически развязанной части с потенциалом окружающей среды и электрической сети, и представляющий собой ток утечки между электрически развязанными частями устройства.

Следовательно, для обеспечения технического результата настоящего изобретения при использовании преобразователя напряжения с электрической (гальванической) развязкой (изоляцией) входа и выхода (например, содержащего трансформатор) требуется придание одному из электропроводящих элементов устройства, входящего в состав той части устройства, которая изолирована от электрической сети, некоторого потенциала так, чтобы относительно него появилась возможность задать потенциал электростатического электрода таким образом, чтобы общий (средний) потенциал устройства отличался от потенциала окружающей среды и/или электрической сети. Например, в некоторых случаях, в зависимости от схемотехнического решения, для этого может оказаться достаточным заземления корпуса, а в случае трансформаторного преобразователя это можно сделать соединением (прямым или с использованием сопротивлений, емкостей или полупроводниковых элементов) некоторых концов входной и выходной обмоток.

При этом необходимо отметить, что в случае придания одному из электропроводящих элементов устройства, входящего в состав изолированной от электрической сети части устройства, определенного потенциала и обеспечения требуемого потенциала электростатического электрода таким образом, что общий (средний) потенциал устройства отличается от потенциала окружающей среды и/или электрической сети, устройство может стать электроопасным и необходимы меры по предупреждению поражения током/напряжением живых существ и других устройств.

Один тип возможных мер описан ранее в отношении фиг. 1 и представляет собой помещение электрода в корпус. При этом необходимо обеспечивать открытость электростатического электрода окружающему пространству, то есть возможность заряженным частицам (например, пыли) с радионуклидами попадать из окружающего воздуха через корпус на электростатический электрод. Для этого необходимы окна, отверстия, вырезы и другие виды проемов в корпусе, соединяющих внутренний объем корпуса (или его части) с окружающим пространством.

В другом варианте вышеуказанные проемы, щели, отверстия, окна в стенках корпуса возможно закрыть сетчатым, пористым, тканевым или другим материалом, или элементом, который может предотвращать проникновение внутрь корпуса через окно различных предметов или частей тела, но обеспечивать прохождение через такой материал или элемент воздуха, заряженных частиц, пыли, радионуклидов, например, ДПР радона и самого радона. Использование такого материала или элемента несколько снизит чувствительность устройства ввиду удержания части указанных заряженных частиц, пыли и радионуклидов самим материалом или элементом, но, тем не менее, их прохождение будет обеспечено и, при этом, будет предотвращено проникновение внутрь устройства посторонних объектов.

В некоторых вариантах осуществления изобретения поражение электричеством может предотвращаться ограничением тока, который может протекать через преобразователь напряжения, входящий в состав модуля высокого напряжения, например, к электростатическому электроду. Ограничение тока может осуществляться, например, выбором такой схемы (конструкции) преобразователя напряжения, при которой ток, протекающий через преобразователь при касании электростатического электрода объектом, имеющим электрический потенциал, отличающийся от потенциала электростатического электрода, напрямую или через какой-либо предмет, ограничен величиной, не представляющей опасности для живых существ и/или устройств, в том числе с учетом высокого напряжения на электростатическом электроде. Примером такой схемы, например, является умножитель напряжения, использованный в модуле высокого напряжения 321 , в силу наличия у него элементов, ограничивающих ток.

В других вариантах ограничение тока может быть осуществлено использованием одного или нескольких токоограничительных элементов, расположенных на входе или выходе преобразователя напряжения, в составе преобразователя напряжения или размещенных таким образом, что посредством токоограничительных элементов соединяются электростатический электрод с преобразователем напряжения или же преобразователь напряжения с соединительными электродами. В качестве токоограничительных элементов могут использоваться сопротивления, емкости, нелинейные и/или полупроводниковые элементы. При использовании токоограничительных элементов ограничение тока может быть обеспечено даже в случае применения таких преобразователей напряжения, которые сами по себе выходной ток не ограничивают. Благодаря ограничению тока удается предотвратить поражение электрическим током живых существ и/или приборов для открытых электростатических электродов, размещенных как в корпусах, так и без корпусов.

Таким образом, с использованием вышеописанных мер, как по отдельности, так и в тех или иных комбинациях, возможно обеспечить электрическую безопасность устройства в соответствии с настоящим изобретением. В то же время необходимо отметить, что обеспечение такой электрической безопасности не является обязательным для реализации настоящего изобретения, поскольку работоспособность и требуемые характеристики устройства в соответствии с настоящим изобретением могут быть реализованы и без обеспечения электрической безопасности. Такое устройство может применяться в таких условиях, где нет необходимости в обеспечении электрической безопасности, например, в безлюдных помещениях и пространствах или обслуживаемых надлежаще проинструктированным и обученным персоналом с использованием индивидуальных мер защиты. Однако обеспечение электрической безопасности дает такое преимущество, как универсальность, удобство и широта применения независимо от того, имеют ли к нему доступ люди и животные или нет.

Радионуклиды, осевшие на электростатический электрод 303 самостоятельно или на пыли или других частицах, распадаются с испусканием альфа-частиц и/или бета-частиц и/или гамма-излучений. Для регистрации указанных частиц и/или излучений предназначен датчик 304. Датчик может располагаться около электростатического электрода не далее от него, чем длина пробега альфа- частиц и/или бета-частиц и/или дальность распространения гамма-излучений, или внутри электрической камеры, выполняющей роль электростатического электрода, также с учетом обеспечения возможности регистрации частиц и/или излучений, для чего они должны достигнуть датчика. Кроме того, между электростатическим электродом и датчиком не должно располагаться объектов, которые могут помешать пролету частиц и/или распространению излучений, то есть датчик и электростатический электрод преимущественно должны быть в пределах прямой видимости друг друга. На фиг. 3 датчик 304 изображен около электрода 303, поскольку это примерная блок-схема для пояснения изобретения, и это не накладывает ограничений на место установки датчика.

В качестве датчика альфа-частиц и/или бета-частиц и/или гамма-излучений может использоваться любой известный из уровня техники датчик. Например, это может быть полупроводниковый датчик, представляющий собой диод, например pin- диод или фотодиод. Для повышения чувствительности между полупроводниковым фотодиодом и электростатическим электродом может быть размещен сцинтиллятор. В то же время необходимо учитывать, что полупроводниковый фотодиод, пригодный для регистрации альфа-частиц и/или бета-частиц и/или гамма-излучений, имеет достаточно высокую стоимость, а набор компонентов в виде сцинтиллятора и полупроводникового фотодиода является достаточно громоздким, что отрицательно сказывается на размерах и массе устройства.

Для регистрации гамма-излучений и/или альфа-частиц и/или бета-частиц также может использоваться счетчик Гейгера-Мюллера соответствующего типа. В то же время надо учитывать, что этот счетчик является достаточно большим и дорогим и, как правило, требует отдельного повышенного напряжения питания.

С целью обеспечения малых размеров, высокой эффективности и низкой стоимости для регистрации ионизационных излучений, которые могут образовываться альфа-частицами и/или бета-частицами и/или гамма-излучениями, может использоваться ионизационная камера (в частности, открытая), в которой энергия альфа-частиц и/или бета-частиц и/или гамма-излучений затрачивается на образование заряда ионов, формируемых при пролете альфа-частиц и/или бета- частиц и/или распространении гамма-излучений в воздухе. Ионизационная камера образуется электростатическим электродом, преимущественно имеющим большие размеры для эффективного осаждения заряженных частиц и радионуклидов на большой площади, и концентрирующим электродом, преимущественно имеющим малые размеры (меньшие по сравнению с электростатическим электродом) для обеспечения концентрации электрического поля, в результате чего обеспечивается неравномерность (высокий градиент) электрического поля, повышающая вероятность каскадной (или лавинной) ионизации воздуха альфа-частицами и/или бета-частицами и/или гамма-излучениями, испускаемыми радионуклидами, в том числе ДПР радона или непосредственно радоном.

Каскадная (или лавинная) ионизация воздуха альфа-частицами и/или бета- частицами и/или гамма-излучениями имеет преимущество перед обычной ударной ионизацией (происходящей при любом виде ионизации) в том, что если при ударной ионизации образуется один или несколько ионов, то при наличии условий для каскадной (или лавинной) ионизации после ударной ионизации происходит цепочка последующий ионизаций газов, входящих в состав воздуха, при которой количество ионов увеличивается многократно и даже на несколько порядков. Как следствие, при создании условий для каскадной (или лавинной) ионизации регистрировать альфа-частицы и/или бета-частицы и/или гамма-излучения становится проще, т.к. количество образуемых ими ионов значительно больше и, в результате, сигнал датчика также имеет значительно большую величину.

На электростатическом и концентрирующем электродах формируются такие электрические потенциалы, разность между которыми (напряжение) обеспечивает возможность эффективного сбора ионов, возникших в результате ионизации воздуха испускаемыми альфа-частицами и/или бета-частицами и/или гамма- излучениями. Оптимальная величина такого напряжения зависит от размеров ионизационной камеры, в частности, от расстояния между ее электродами. Размеры камеры, в свою очередь, определяются исходя из энергетических характеристик альфа-частиц и/или бета-частиц и/или гамма-излучений, испускаемых радионуклидами, например, радоном и его ДПР, в частности, их скоростей пролета.

В том случае, если для обеспечения большей безопасности постоянная составляющая напряжения на электростатическом электроде относительно одного или нескольких соединительных электродов имеет относительно небольшую абсолютную величину (т.е. величину, превышающую напряжение (например, действующее) между соединительными электродами не более чем в 2, 3 или 4 раза, например, не менее 500В или 600В или 700В или 800В), то электростатический электрод, а также ионизационная камера предпочтительно должны быть выполнены с малыми размерами для обеспечения условий эффективного сбора ионов, так как напряженность электрического поля, обратно пропорциональна расстоянию между электродами и прямо пропорциональная напряжению между ними. Таким образом, при снижении напряжения для сохранения напряженности электрического поля, при которой возможен полный сбор ионов, необходимо уменьшать расстояние между электродами, то есть размеры ионизационной камеры, что также обеспечивает малогабаритность (компактность) устройства в соответствии с настоящим изобретением.

В связи с этим напряжение между электродами ионизационной камеры может определяться исходя из других соображений. В частности, в учет могут приниматься эффективность осаждения заряженных частиц, взвешенных в воздухе, на электростатический электрод, для чего на электростатическом электроде обычно необходим потенциал, отличающийся не менее чем на 1000 вольт по сравнению с постоянным (средним) потенциалом окружающей среды (в частности, электрической сети) в ту или иную сторону.

Необходимо учитывать, что высокое напряжение между электродами ионизационной камеры создает возможности для электрического пробоя. В связи с этим необходимо подбирать размеры ионизационной камеры и напряжение между ее электродами и их форму так, чтобы напряженность электрического поля была меньше критической, т.е. такой, при которой происходит электрический пробой воздуха.

Кроме того, от величины напряжения между электродами ионизационной камеры зависит эффективность определения (детектирования) альфа-частиц и/или бета-частиц и/или гамма-излучений, поскольку эффективность собирания ионов из ионных треков, созданными альфа-частицами и/или бета-частицами и/или гамма- излучениями в воздухе зависит от напряженности электрического поля (в т.ч. от напряжения между электродами): при установлении между электродами большего напряжения с величиной до 1000В эффективность повышается, а свыше 1000В она остается примерно одной и той же (практически не растет или растет слабо). В связи с этим увеличение напряжения между электродами ионизационной камеры с точки зрения увеличения эффективности (чувствительности) определения (детектирования) альфа-частиц и/или бета-частиц и/или гамма-излучений имеет смысл до 1000В.

В то же время влияние величины напряжения на электростатическом электроде (который в преимущественном варианте образует один из электродов ионизационной камеры) на эффективность сбора радионуклидов из окружающего воздуха имеет несколько иной характер. В частности, при установлении большего напряжения на электростатическом электроде с величиной до 1000В эффективность сбора радионуклидов (их собираемое количество) значительно увеличивается, свыше 1000В но меньше 1500В увеличение эффективности становится меньше, а свыше 1500В увеличение эффективности сбора радионуклидов становится незначительным. Это значит, что увеличение напряжения на электростатическом электроде с точки зрения увеличения эффективности (количества) сбора радионуклидов имеет смысл до 1500В.

Поскольку в преимущественном варианте осуществления электростатический электрод является одним из электродов ионизационной камеры, то напряжение на электростатическом электроде преимущественно отсчитывается относительно концентрирующего электрода, т.е. представляет собой напряжение между электродами ионизационной камеры. В этом варианте по вышеуказанным причинам предпочтительная величина этого напряжения находится в диапазоне между 1000В и 1500В.

Также необходимо учитывать, что электростатический и концентрирующий электроды ионизационной камеры образуют диполь, так как имеют разные потенциалы. Ввиду вышесказанного о влиянии дипольной пары электродов на объем окружающего воздуха, из которого формируемым полем захватываются и осаждаются на электростатическом электроде заряженные частицы (а значит, и о влиянии на эффективность и чувствительность устройства в соответствии с настоящим изобретением), для снижения влияния дипольного эффекта на показатели устройства полезно, чтобы потенциал концентрирующего электрода был близок к потенциалу окружающей среды, в частности, электрической сети и, более конкретно, соединительных электродов.

Привязка потенциала концентрирующего электрода к постоянному потенциалу соединительных электродов (в пределе уравнивание этих потенциалов) может осуществляться с помощью задающих потенциал компонентов, например, с помощью сопротивления, соединяющего концентрирующий электрод с проводником, имеющим потенциал, близкий к постоянному потенциалу соединительных электродов (или одного из них). Сопротивление может быть большим (сотни килоом, мегаомы или больше), а проводник, с которым оно соединяется, может входить в состав блока питания, в частности, в модуль высокого напряжения или модуль низкого напряжения, или быть соединенным непосредственно или через дополнительные компоненты с одним или несколькими соединительными электродами. В других вариантах для притягивания (сближения) постоянных составляющих потенциалов концентрирующего и соединительных электродов также могут использоваться другие цепи, известные из уровня техники, в том числе цепи с полупроводниковыми компонентами.

Несмотря на то, что концентрирующий электрод имеет потенциал, близкий к потенциалу окружающей среды, в ионизационной камере он может называться анодом, если на электростатический электрод подан отрицательный потенциал (сам электростатический электрод в таком случае может назваться катодом), или катодом, если на электростатический электрод подан положительный потенциал (сам электростатический электрод в таком случае может назваться анодом). Это связано с тем, что концентрирующий электрод относительно электростатического электрода имеет отличающийся потенциал и вместе они формируют электрическое поле, необходимое для обеспечения работоспособности ионизационной камеры, точно так же, как если бы концентрирующий электрод имел потенциал, отличающийся от потенциала окружающей среды.

Таким образом, в предпочтительном варианте ионизационная камера формируется электростатическим электродом большой площади с электрическим потенциалом, имеющим постоянную составляющую относительно одного или нескольких соединительных электродов (например, более 200В, 300В, 400В, 500В, 600В, 700В, -800В или 900В при положительном потенциале или менее -200В, - 300В, -400В, -500В, -600В, -700В, -800В или -900В при отрицательном потенциале, преимущественно более 1000В при положительном потенциале или менее -1000В при отрицательном потенциале), и концентрирующим электродом малой площади с электрическим потенциалом, постоянная составляющая которого близка к постоянной составляющей потенциала одного или нескольких соединительных электродов (например, отличается в пределах +/- 50В и преимущественна равна). Поскольку в такой конфигурации концентрирующий электрод имеет потенциал, близкий к постоянному потенциалу соединительных электродов (электрической сети), то, как указывалось выше, с целью обеспечения наибольшей эффективности детектирования альфа-частиц напряжение между электростатическим электродом и одним или несколькими соединительными электродами преимущественно не должно превышать (или быть меньше) 1500В.

При больших значениях (абсолютных) постоянной составляющей напряжения на электростатическом электроде относительно одного или нескольких соединительных электродов по сравнению с переменным напряжением (эффективным значением или амплитудой) между соединительными электродами (или переменной составляющей на электростатическом электроде) электрическое поле, формируемое около электростатического электрода, обеспечивает создание на заряженных частицах, взвешенных в воздухе, силу Кулона, направленной в одну сторону и относительно мало изменяющейся по величине. Это обеспечивает более эффективный сбор заряженных частиц электростатическим электродом.

Благодаря наличию в ионизационной камере электрического напряжения, обеспечивающего сбор ионов, возникших в результате ионизации воздуха альфа- частицами и/или бета-частицами и/или гамма-излучениями, и неоднородности (градиента) электрического поля, формируемой разницей в размерах электростатического и концентрирующего электродов и повышающей вероятность ударной ионизации, альфа-частицы и/или бета-частицы и/или гамма-излучения, испускаемые радионуклидами, порождают в ионизационной камере в местах пролета ионные треки. Датчиком альфа-частиц и/или бета-частиц и/или гамма- излучений в виде ионизационной камеры регистрируются не только (и не столько) сами альфа частицы и/или бета-частицы и/или гамма-излучения, но и ионизированные частицы, которые перемещаются в электрическом поле внутри ионизационной камеры, что повышает вероятность регистрации альфа-частицы и/или бета-частицы и/или гамма-излучения и различения их характеристик. Образующиеся в результате действия излучений и/или частиц ионы воздуха могут иметь заряды с разными знаками и часть из них неизбежно будет осаждаться на концентрирующем электроде. Следовательно, эти ионы могут быть зарегистрированы либо путем определения изменения заряда на концентрирующем электроде, либо путем определения изменений его электрических характеристик расположенным рядом с концентрирующим электродом или около пути пролета ионов датчиком. Предпочтительным вариантом является использование для обнаружения ионов непосредственно концентрирующего электрода, поскольку в этом случае нет необходимости в установке дополнительных датчиков.

При использовании непосредственно концентрирующего электрода для определения ионов, образованных альфа-частицами и/или бета-частицами и/или гамма-излучениями, датчиком альфа-частиц и/или бета-частиц и/или гамма- излучений может считаться как сама ионизационная камера, формируемая электростатическим электродом и концентрирующим электродом, так и только концентрирующий электрод, поскольку сигнал, используемый для определения альфа-частиц и/или бета-частиц и/или гамма-излучений, получают преимущественно с концентрирующего электрода. В то же время необходимо учитывать, что ионизационная камера в основном обеспечивает условия для эффективной регистрации альфа-частиц и/или бета-частиц и/или гамма-излучений путем создания сильно неравномерного электрического поля, способствующего сбору электронов/ионов, созданных альфа-частицами и/или бета-частицами и/или гамма-излучениями, а регистрация альфа-частиц и/или бета-частиц и/или гамма- излучений (непосредственно или с помощью сформированных частицами ионов) может осуществляться с использованием как концентрирующего электрода, так и других датчиков или электродов.

Большая площадь электростатического электрода обеспечивает больший объем, в котором могут быть созданы условия для порождения ионных треков альфа-частицами и/или бета-частицами и/или гамма-излучениями, появляющимися в результате распадов радионуклидов, а значит и более высокую чувствительность, и эффективность устройства. Однако увеличение размеров электростатического электрода означает и возрастание расстояния между концентрирующим электродом и теми частями электростатического электрода, которые находятся напротив концентрирующего электрода или рядом. При этом для сохранения условий каскадной (или лавинной) ионизации и обеспечения эффективности сбора ионов в камере потребуется увеличение напряжения между электродами, что может привести к электрическому пробою и отрицательно сказаться на электробезопасности устройства.

Кроме того, в случае преимущественной регистрации альфа-частиц необходимо учитывать, что длина пробега альфа-частиц в воздухе составляет 5-6 см, в связи с чем выполнение камеры с характерным размером (диаметр, поперечный размер и/или длина) менее 5 см приведет к снижению эффективности (чувствительности) регистрации альфа-частиц, а выполнение камеры с характерным размером более 6 см означает излишний расход материалов и необоснованное увеличение габаритов. В то же время ионизационная камера с характерным размером не менее 2 см и не более 10 см также будет обеспечивать регистрацию альфа-частиц. Преимущество определения наличия и/или содержания радионуклидов в воздухе с помощью открытой воздушной ионизационной камеры путем регистрации альфа-частиц заключается в том, что альфа-частицы и/или создаваемые ими ионные треки вызывают в датчике сигнал большей величины, чем бета-частицы или гамма-излучение.

Повышение эффективно используемой площади электростатического электрода возможно несколькими способами. Во-первых, возможно размещение около электростатического электрода нескольких концентрирующих электродов. Это приведет к тому, что условия для формирования каскадной (или лавинной) ионизации будут обеспечиваться не на одном участке электростатического электрода около одного концентрирующего электрода, а на нескольких участках около нескольких концентрирующих электродов. При соответствующем размещении концентрирующих электродов на расстоянии друг от друга эти области электростатического электрода могут прилегать друг к другу, образуя единую область эффективного формирования условия для каскадной (или лавинной) ионизации.

Во-вторых, электростатический электрод может быть выполнен в форме электрической камеры, формирующей объем, в частности, ионизационной камеры и окружающей концентрирующий электрод с нескольких сторон, в результате чего вся поверхность (или большая часть) электростатического электрода, обращенная к концентрирующему электроду, находится на оптимальном расстоянии, при котором обеспечивается эффективный сбор ионов и/или обеспечиваются условия для каскадной (или лавинной) ионизации с учетом напряжения между электродами ионизационной камеры.

Поскольку электростатический электрод может привлекать заряженные частицы, взвешенные в воздухе, из окружающего электрод пространства, то радионуклиды могут осаждаться в основном на наружной поверхности электрической камеры, которую может формировать электростатический электрод. Однако концентрирующий электрод находится внутри такой камеры и, следовательно, условия для эффективного сбора ионов создаются внутри камеры.

Это означает, что стенки электрической камеры, то есть электростатический электрод, должны обеспечивать осаждение на них радионуклидов (в том числе, например, вместе с пылью) с внутренней стороны для того, чтобы обеспечивать возможность попадания альфа-частиц бета-частиц и/или гамма-излучений, появляющихся в результате распада радионуклидов, внутрь электрической камеры - то есть электрическая камера должна быть открытой для окружающего воздуха (другими словами, ионизационная камера, объем которой формируется электрической камерой, должна быть открытой воздушной ионизационной камерой).

Для выполнения этих требований электростатический электрод может быть выполнен не из сплошного материала, а из пористого, сетчатого, тканевого материала или элемента либо материала или элемента с отверстиями (такой материал или элемент может быть выполнен с использованием металла или металлизации). Такой материал может обеспечивать прохождение внутрь камеры не только альфа-частиц и/или бета-частиц и/или гамма-излучений, но и самих радионуклидов и/или радиоактивной пыли. Это может быть пористая пленка, сетка, ткань, листовой материал с отверстиями, преимущественно выполненные с использованием металла или металлизации, например, поверхностной.

Сетка, выполненная с использованием металла, обладает особыми преимуществами, поскольку она, с одной стороны, эффективно создает электрическое поле для сбора радионуклидов на проволочках, формирующих сетку, а с другой стороны, имеет достаточно большие ячейки по сравнению с размерами частиц пыли, радионуклидов, ионов ДПР и т.п., через которые радионуклиды могут попадать в ионизационную камеру. Часть радионуклидов (на микрочастицах или сами по себе), привлеченных электрическим полем электростатического электрода в виде сетки, будет пролетать в отверстия сетки, попадать внутрь камеры и по- прежнему находиться под действием электрического поля, которое создает сетка, но теперь поле будет направлено в обратную сторону. Следовательно, радионуклиды будут замедляться и направляться в сторону сетки, ее проволочек, из которых выполнена сетка, и оседать на них с внутренней стороны.

Таким образом, использование сетки обеспечивает возможность попадания радионуклидов на внутреннюю сторону ионизационной камеры, благодаря чему альфа-частицы и/или бета-частицы и/или гамма-излучение могут перемещаться внутри ионизационной камеры (те радионуклиды, которые осели на внешней стороне камеры, практически не могут испускать альфа-частицы и/или бета-частицы и/или гамма-излучение внутрь камеры, поскольку эти излучения распространяются прямолинейно и их попадание внутрь камеры предотвращается проволочками, на которых оседают радионуклиды с внешней стороны).

Кроме того, большой размер ячеек (относительно размеров ионов, частиц пыли, альфа- частиц и бета-частиц) обеспечивает меньше задержанных радионуклидов, альфа-частиц и/или бета-частиц и/или гамма-излучений и, соответственно, более высокую долю попадания радионуклидов, альфа-частиц и/или бета-частиц и/или гамма-излучений внутрь ионизационной камеры. В то же время чрезмерно большой размер ячеек ухудшает условия электростатической экранировки концентрирующего электрода камеры, что ухудшает соотношение сигнал шум на концентрирующем электроде камеры, в связи с чем размеры ячеек должны подбираться в соответствии с конфигурацией ионизационной камеры и величины напряжения для обеспечения эффективного сбора радионуклидов и регистрации альфа-частиц и/или бета-частиц и/или гамма-излучения.

Указанные способы повышения эффективности и чувствительности устройства путем увеличения объема, в котором обеспечиваются условия эффективной ионизации и сбора ионов, могут комбинироваться. Например, электростатический электрод может представлять собой электрическую камеру, ограничивающую объем ионизационной камеры, в которой размещено несколько концентрирующих электродов. В частности, на фиг. 2 показан электростатический электрод 204, выполненный с использованием сетки и, преимущественно, металла (например, в виде металлической сетки), в виде вытянутой электрической камеры (т.е. параллелепипеда). Очевидно, что один концентрирующий электрод не может обеспечить одинаковые условия для эффективного сбора ионов по всему объему такой электрической камеры. В связи с этим внутри электрической камеры (но по- прежнему около электростатического электрода, образующего электрическую камеру, на расстоянии не более длины пробега альфа-частиц и/или бета-частиц и/или дальности распространения гамма-излучений) может быть установлено два, три, шесть или другое количество концентрирующих электродов в виде проволочек в один или несколько рядов.

Толщина проволочек (например, диаметр) как для случая одиночного концентрирующего электрода или датчика в виде проводника в ионизационной камере, так и для случае нескольких концентрирующих электродов или датчиков в виде проводников может составлять несколько миллиметров или долей миллиметра, например, менее 3 мм, 2,5 мм, 2 мм, 1 ,5 мм, 1 мм, 0,5 мм, 0,1 мм и более нескольких микрон, например, 5 мкм, 10 мкм, 25 мкм, 50 мкм, 100 мкм.

Кроме того, может быть выполнено несколько электрических камер, образующих, в частности, объем ионизационных камер, в каждой из которых (или около) может быть размещено по одному или несколько концентрирующих электродов. Электростатические электроды, формирующие указанные электрические камеры, могут быть соединены между собой электрически, что позволяет использовать для подачи на всех них напряжения с постоянной составляющей с помощью одного модуля высокого напряжения, или же представлять собой полностью отдельные электростатические электроды, имеющие отдельные источники постоянного напряжения. Любой из вышеописанных вариантов позволяет как повысить площадь электростатического электрода (в т.ч. разделением на несколько), что повышает эффективность и чувствительность устройства, так и обеспечить условия эффективного сбора ионов, необходимые для реализации принципа работы ионизационной камеры, для всей или большей части площади электростатического электрода.

Как уже отмечалось, для определения альфа-частиц и/или бета-частиц и/или гамма-излучений, а также ионных треков, формируемых альфа-частицами и/или бета-частицами и/или гамма-излучениями при пролете в условиях, способствующих ударной ионизации, могут использоваться как непосредственно концентрирующий электрод, так и другие электроды или датчики. При использовании концентрирующих электродов, во-первых, отсутствует необходимость в размещении дополнительных электродов или датчиков, а во-вторых, потенциал на концентрирующем электроде, необходимый для создания условий эффективного сбора ионов, будет притягивать ионы, образуемые альфа-частицами и/или бета- частицами и/или гамма-излучениями при пролете в таких условиях, и, соответственно, накапливать, т.е. изменять, заряд на концентрирующем электроде в соответствии с характеристиками альфа-частицы и/или бета-частицы и/или гамма- излучения, что, в свою очередь, позволяет определять (детектировать) альфа- частицы и/или бета-частицы и/или гамма-излучения и их характеристики, и, в некоторых случаях, определять виды, состав, количество, соотношение радионуклидов, их породивших.

Для определения заряда и его изменения на концентрирующем электроде с ним в предпочтительном варианте осуществления соединен усилитель заряда, преобразующий величину заряда на входе в напряжение или ток на выходе, а изменение величины заряда на входе, соответственно, в изменение напряжения или тока на выходе. Усилитель заряда может быть выполнен в соответствии с известными из уровня техники конструктивными решениями, например, с использованием операционного усилителя с высокоомным входом.

Поскольку заряды, формируемые ионами, и их изменения обычно имеют малую величину, в преимущественном варианте усилитель заряда может располагаться рядом с концентрирующим электродом (или другим датчиком или электродом, используемым для детектирования альфа-частиц и/или бета-частиц и/или гамма-излучений по ионным трекам) для обеспечения наилучшей помехозащищённости. В том случае, если концентрирующий электрод или другой указанный электрод или датчик установлен около электростатического электрода в форме электрической камеры, например, внутри электрической камеры, то усилитель заряда также может располагаться, например, также внутри электрической камеры (т.е., по сути, внутри ионизационной камеры) или с другой стороны платы напротив электрической камеры (например, концентрирующего электрода).

В том случае, если около электростатического электрода (в том числе в том случае, когда электростатический электрод формирует одну или несколько электрических камер) установлено несколько концентрирующих электродов, заряды/изменения зарядов с этих электродов преимущественно усиливаются отдельными усилителями заряда, поскольку объединение зарядов с концентрирующих электродов приведёт к уменьшению величины выходного сигнала усилителя заряда, поскольку ионы будут собираться одним из концентрирующих электродов и при объединении заряд будет распределяться на все эти электроды. Кроме того, при перетекании с концентрирующих электродов в место объединения заряд должен проходить по проводнику, на который будут наводиться помехи, поступающие на вход усилителя и, как следствие, усиливаться.

В то же время токи и/или напряжения на выходах усилителей заряда могут объединяться и/или обрабатываться по отдельности (например, усиливаться, фильтроваться, использоваться для определения альфа-частиц и/или бета-частиц и/или гамма-излучений и т.п.) с дальнейшим объединением данных, при котором потери незначительны по сравнению с величинами самих токов/напряжений. При этом помехи на входе усилителей практически не наводятся, если усилители расположены рядом с электродами, с которых снимается заряд (например, концентрирующими), а помехи, наводимые на выходы усилителей, значительно уменьшаются или даже устраняются благодаря низкому выходному сопротивлению усилителей (в частности, операционных усилителей). В соответствии с блок-схемой на фиг. 3, сигнал с датчика 304, установленного около электростатического электрода 303, подается в блок обработки 305, где он усиливается усилителем 351 и обрабатывается модулем обработки 352. Датчик 304 может представлять собой, как описано выше, полупроводниковый датчик, счетчик Гейгера-Мюллера, ионизационную камеру или концентрирующий электрод ионизационной камеры, а также другие электроды/датчики, установленные в ионизационной камере и/или около электростатического электрода.

Усилитель 351 может представлять собой усилитель заряда или высокоомный повторитель напряжения в случае использования ионизационной камеры в соответствии с вышеописанными вариантами. В то же время в некоторых вариантах описания таких структур усилитель заряда может быть включен в состав датчика ионизационной камеры, поскольку датчик в виде электрода, например, концентрирующего, выдает сигнал в виде заряда/изменения заряда, которые должны быть преобразованы в токи/напряжения и/или их изменения. В связи с этим в некоторых подходах усилитель заряда может считаться необходимым для реализации функции такого датчика и, следовательно, может считаться входящим в его состав, хотя в целом он является отдельным от датчика элементом.

В общем случае, независимо от вида датчика, усилитель 351 предназначен для усиления сигнала датчика до того уровня, который необходим для эффективной обработки в модуле обработки 352. Он может быть выполнен с использованием различной элементной базы и разнообразных схемотехнических решений, известных из уровня техники, например, с использованием отдельных элементов, таких как транзисторы, интегральных элементов, таких как операционные усилители, или быть встроенным в модуль обработки (например, такой как процессор или контроллер). Усилитель может помимо усиления выполнять функции ограничения, фильтрации, инвертирования, преобразования формы сигнала и/или смены параметра электрического процесса, используемого в качестве носителя сигнала, т.е., по меньшей мере, часть функций модуля обработки.

Модуль обработки 352 предназначен для обработки, преобразования сигналов и/или получения исходя из характеристик и параметров сигналов данных, например, о событиях детектирования альфа-частиц и/или бета-частиц и/или гамма- излучений, частоты и интенсивности альфа-распадов и/или бета-распадов и/или гамма-излучений, радиоактивности радионуклидов, например, ДПР радона/торона и/или самого радона/торона, а также концентрации и/или объемной активности радионуклидов (могут определяться все эти показатели, один или некоторые из них в различных комбинациях). Полученные данные могут выводиться или передаваться во внешние устройства или элементы/компоненты. Термин данные, используемый здесь и далее, преимущественно обозначает данные, полученные в результате обработки сигнала датчика.

Сигнал, поступающий от датчика, обычно требует предварительной обработки перед тем, как на его основе могут быть извлечены данные по альфа- частицам и/или бета-частицам и/или гамма-излучениям. Это связано с тем, что сигналы, соответствующие указанным частицам и/или излучениям, могут быть малы по величине и содержать шумы и помехи. Кроме того, устройство в соответствии с настоящим изобретением предназначено для включения в электрическую сеть, в которой обычно наблюдается достаточно много помех различного происхождения. Это могут быть импульсные помехи, периодические помехи с различной частотой, шум, наводки и т.п.

Поскольку на электростатический электрод подается электрическое напряжение с постоянной составляющей относительно одного или нескольких соединительных электродов, эти помехи и шумы частично воспроизводятся в электрическом поле, создаваемом электростатическим электродом. Электрическое поле воздействует на датчик и, следовательно, в сигнале из датчика будет шумовая и помеховая составляющая, имеющая свое происхождение из электрической сети. При подаче на электростатический электрод высокого напряжения, формируемого, например, путем умножения сетевого напряжения, помехи и шумы присутствующие в сети также будут усиливаться и, как следствие, будут иметь значительную амплитуду.

Снижение этой помеховой и шумовой составляющей возможно несколькими способами (techniques). Согласно одному из способов возможно уменьшать уровень помех и шумов, попадающих на электростатический электрод, например, из сети. Для этого может использоваться фильтрация, например, полосовая, низкочастотная и т.п. Фильтрующие элементы/компоненты, такие как RC-цепочки, емкости, индуктивности (дроссели), могут устанавливаться в блоке питания, в частности, в модуле высокого напряжения, например, в преобразователе напряжения, на его входе или выходе, перед входом блока питания или на его выходе, например, между блоком питания и электростатическим электродом, или между соединительными электродами и блоком питания.

Таким образом удается уменьшить помехи и шумы на электростатическом электроде, однако их полное подавление невозможно и требует применения элементов/компонентов, которые увеличивают массу устройства, его размеры, а также стоимость. В связи с этим описанный способ уменьшения помех и шумов желателен для применения, но оправданный с экономической и конструктивной точек зрения уровень подавления шумов и помех обычно недостаточен для достоверного детектирования альфа-частиц и/или бета-частиц и/или гамма- излучения и определения характеристик радиоактивных излучений и радионуклидов.

Другим способом уменьшения помех и шумов в сигнале датчика является фильтрация. Это может быть полосовая, низкочастотная, высокочастотная, согласованная и другие виды фильтрации. Подобная фильтрация может осуществляться в предварительном усилителе перед подачей в модуль обработки или в самом модуле обработки, например, с помощью фильтрующих элементов/компонентов, таких как RC-цепочки, емкости, индуктивности (дроссели) и т.п., или, например, с помощью цифровой фильтрации.

Поскольку сигналы, выдаваемые датчиком в результате появления альфа- частицы и/или бета-частицы и/или гамма-излучения и/или ионного трека, формируемого этими частицами и/или излучениями, обычно имеют достаточно характерные формы и другие свойственные характеристики, при обработке сигналов может применяться и преимущественно будет давать достаточно хорошие результаты корреляционная обработка и/или согласованная фильтрация, основанные на использовании формы сигнала. Эти виды обработки могут осуществляться как отдельными элементами/компонентами, например, в составе модуля обработки, так и цифровыми способами, например, в том случае, если модуль обработки содержит или представляет собой контроллер или процессор. Обработка сигнала, использующая особенности формы сигнала, порождаемого альфа-частицей и/или бета-частицей и/или гамма-излучением и/или ионным треком, позволяет значительно снизить в сигнале те составляющие, которые имеют форму, отличающуюся от формы сигнала, вызываемого альфа-частицей и/или бета- частицей и/или гамма-излучением и/или ионным треком, в результате чего повышается вероятность детектирования альфа-частиц и/или бета-частиц и/или гамма-излучений и/или различения этих частиц и/или излучений, так как в отфильтрованном сигнале по большей части остаются только составляющие, имеющие происхождение от альфа-частиц и/или бета-частиц и/или гамма- излучений.

При наличии в устройстве нескольких датчиков, например, нескольких ионизационных камер или нескольких концентрирующих электродов, выполняющих роль датчика, возможна, в том числе, их совместная обработка, например, корреляционная. Выполнение совместной обработки возможно на разных этапах, например, на этапе фильтрации или выделения составляющих, вызванных альфа- частицами и/или бета-частицам и/или гамма-излучениям, в том числе за счет особенностей формы откликов устройства на указанные частицы и/или излучения, и/или после выполнения детектирования альфа-частиц и/или бета-частиц и/или гамма-излучений путем сравнения фактов детектирования или определенных параметров для подтверждения их действительности.

Вышеуказанные способы обработки сигналов датчика позволяют снижать уровень не только тех помех и шумов, которые имеют свое происхождение в электрической сети, но и из других источников. Например, любое устройство, в т.ч. усилители, создают собственные шумы, которые также требуют подавления. Некоторые виды элементов/компонентов также склонны создавать характерные для них шумы и помехи.

Например, электростатический электрод ионизационной камеры ввиду подачи на него высокого постоянного напряжения обладает микрофонным эффектом (особенно это характерно для выполнения электростатического электрода в виде части ионизационной камеры, используемой в качестве (совместно с) датчика). Это связано с тем, что электростатический электрод обладает большой поверхностью, необходимой для повышения эффективности (чувствительности) устройства, и, следовательно, хорошо воспринимает механические воздействия на него, в том числе звуковые колебания воздуха. Эти воздействия приводят к изменениям электрического поля в области датчика, которые имеют достаточно большую величину ввиду высокого значения напряженности самого электрического поля, создаваемого электростатическим электродом в целях повышения вероятности осаждения на него заряженных частиц из воздуха, в том числе ДПР радона и создания условий эффективного сбора ионов.

Высокая чувствительность устройства в соответствии с настоящим изобретением позволяет уменьшить площадь электростатического электрода и, благодаря этому, снизить микрофонный эффект, однако для его полного исключения преимущественно требуется дополнительная обработка сигнала в блоке обработки. Для этого могут использоваться вышеуказанные виды обработки, такие как фильтрация (полосовая, низкочастотная, высокочастотная и др.), корреляционная обработка и согласованная фильтрация и т.п.

Также возможен такой вид обработки, при котором в случае превышения звуковыми шумами, вызванными микрофонным эффектом, заданного порога устройство прекращает счет альфа-частиц и/или бета-частиц и/или гамма- излучений до возврата звукового шума в сигнале датчика в допустимый диапазон (например, вследствие прекращения поступления звуковых механических колебаний на электростатический электрод). Это позволяет исключить учет ложных определений альфа-частиц и/или бета-частиц и/или гамма-излучений, вызванных звуковыми/механическими помехами.

Вышеописанные виды обработки сигнала датчика (или нескольких датчиков) повышают достоверность детектирования альфа-частиц и/или бета-частиц и/или гамма-излучений. В то же время они не обязательны для реализации устройства, если оно применяется в условиях, когда шумы и помехи минимальны или отсутствуют. Однако в обычных бытовых условиях такая обработка является желательной и, в некоторых случаях, необходимой. Описанные виды обработки не являются исчерпывающими и могут быть использованы и другие виды, известные из уровня техники или разработанные специально для настоящего устройства. Все эти виды обработки могут осуществляться как по отдельности, так и совместно в различных комбинациях, последовательно или параллельно.

Другим видом обработки, осуществляемым блоком обработки, в частности, модулем обработки, является непосредственно детектирование (определение) альфа-частиц и/или бета-частиц и/или гамма-излучений. Оно осуществляется по сигналу, который может быть предварительно обработан или не обработан, с помощью известных из уровня техники способов. Например, детектирование альфа- частиц и/или бета-частиц и/или гамма-излучений может осуществляться с помощью порогового метода, когда факт прохождения альфа-частицы и/или бета-частицы и/или гамма-излучения около (в области) датчика определяется по превышению сигналом или обработанных значений сигнала (например, корреляционной обработкой или согласованной фильтрацией) заданного порога.

Распространенным видом детектирования альфа-частиц и/или бета-частиц и/или гамма-излучений является построение гистограмм по величине пиков в сигнале. Это позволяет определять энергетические характеристики альфа-частиц и/или бета-частиц и/или гамма-излучений и/или вид радионуклидов, ставших источником указанных частиц и/или излучений. Пики и/или другие характерные признаки/параметры могут определяться как в обработанном сигнале, так и не обработанном.

Помимо указанных способов детектирования альфа-частиц и/или бета- частиц и/или гамма-излучений могут использоваться и другие способы и методы, известные из уровня техники и/или разработанные вновь для настоящего устройства. Детектирование может осуществляться как по непосредственному сигналу датчика, так и по обработанному сигналу. Помимо и/или в дополнение к вышеперечисленным видам обработки сигнала для определения (детектирования) альфа-частиц и/или бета-частиц и/или гамма-излучений могут использоваться также такие виды обработки сигнала, как интегрирование, дифференцирование, логарифмирование и другие, известные из уровня техники и/или разработанные вновь для настоящего устройства.

Данные, полученные в результате определения (детектирования) альфа- частиц и/или бета-частиц и/или гамма-излучений, преимущественно представляют собой частоту (количество частиц/излучений в единицу времени) появления альфа- частиц и/или бета-частиц и/или гамма-излучений около датчика и/или, например, в ионизационной камере и, в некоторых случаях, могут содержать данные о характеристиках альфа-частиц и/или бета-частиц и/или гамма-излучений, таких как энергетические и т.п. Эти первичные данные об альфа-частицах и/или бета- частицах и/или гамма-излучениях позволяют получать дополнительные данные, характеризующие радионуклиды на/около электростатического электрода и/или датчика. В частности, в результате дополнительной обработки указанных первичных данных об альфа-частицах и/или бета-частиц и/или гамма-излучений могут быть получены оценки состава радионуклидов, их концентрации и/или активности, и другие. Далее, с учетом характеристик устройства по сбору радионуклидов из окружающего воздуха, может определятся объемная активность/концентрация радионуклидов.

Ввиду того, что радионуклиды в воздухе обычно включают в себя радон и/или ДПР радона, вышеуказанные характеристики радионуклидов могут отражать и/или содержать характеристики ДПР радона и/или самого радона. ДПР радона и/или радон могут выделяться из всех радионуклидов, например, по энергетическим характеристиками, по форме сигнала, частоте альфа-частиц и/или бета-частиц и/или гамма-излучений или другими способами, в том числе с учетом условий окружающей среды и т.п. В обычных условиях в некотором приближении можно считать, что все или большая часть альфа-частиц и/или бета-частиц и/или гамма- излучений были порождены ДПР радона, так как в обычных условия радионуклиды в воздухе в основном появляются вследствие распада радона. По определенной активности ДПР радона могут быть определены характеристики самого радона, например, его концентрация или объемная активность. Это может быть сделано различными способами, например, по составу ДПР радона или усредненной активности ДПР радона, поделенной на коэффициент, отражающий соотношение активности ДПР радона и самого радона. Вышеуказанные и другие виды обработки могут осуществляться различными элементами, компонентами, модулями, блоками и устройствами, известными из уровня техники и/или вновь разработанными, в том числе для настоящего устройства. Они могут быть аналоговыми и/или цифровыми, выполнять каждый вид или шаг обработки по отдельности или в комбинации, т.е. быть раздельными или интегрированными, в том числе и в отношении комбинаций нескольких, но не всех видов и шагов обработки. В преимущественном варианте модуль обработки 352 представляет собой процессор или контроллер (или несколько штук) и может осуществлять описанные выше и другие виды обработки цифровым образом в соответствии программой/командами, которые могут храниться в памяти, являющейся отдельным от процессора или контроллера элементом или входящим в его состав. В некоторых случаях контроллер или процессор могут включать в себя не только модуль обработки, но и усилители и другие элементы.

В соответствии с фиг. 3 из модуля обработки 352 обработанные данные, преимущественно представляющие собой результат обработки сигнала датчика в блоке обработки, и/или сигнал датчика могут быть поданы в модуль связи 306, в котором они могут быть переданы, например, по радиосвязи через антенну 361. В других вариантах осуществления устройства модуль связи может осуществлять не радиосвязь, а передавать/обмениваться данными по проводным, оптическим и другим каналам связи, в том числе совместно или в дополнение к радиоканалу. В то же время в настоящее время передача/обмен данными посредством радиочастотного канала связи является недорогим, доступным и широко распространенным, что обеспечивает возможность использования устройства в соответствии с настоящим изобретением для широкого круга пользователей.

Модуль связи может представлять собой модуль сотовой связи, связи в соответствии со стандартами Bluetooth, Wi-Fi, NFC и другими, или любой другой допустимый модуль связи. Передача данных и/или сигнала датчика может осуществляться на сервер обработки данных или в базу данных, в терминал пользователя, такой как телефон, смартфон или любой другой. Передача данных и/или сигнала может осуществляться и проводным способом, если в устройстве предусмотрена такая возможность. Например, устройство может иметь разъем для соединения с внешним устройством, которым может быть телефон, смартфон или любое другое устройство. Разъем может быть соединен с модулем связи для такой передачи данных и/или сигнала связи. В одном из преимущественных вариантов разъем может представлять собой USB-разъем (как указано ранее, он может использоваться и для подачи питания). Данные и/или сигнал датчика могут передаваться в непосредственном виде или с усреднением за заданный период времени.

В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения модуль связи может быть выполнен с возможностью получения и/или передачи сигналов управления. Например, модуль связи может получать сигналы управления из внешних устройств, таких как терминал пользователя или сервер, и передавать их в блок обработки. Сигналы управления могут содержать команды, коды или программы, которые могут выполняться модулем обработки. Таким образом возможно установление или изменение параметров обработки сигнала датчика или обработанных данных. Кроме того, блок обработки может управлять индикатором и/или блоком питания в соответствии с полученными сигналами управления.

В том случае, если устройство содержит дополнительные соединительные электроды, которые могут быть использованы для подключения к ним другого внешнего устройства и соединены через модуль управления выходным напряжением с соединительными электродами, предназначенными для включения в электрическую сеть, блок обработки может в некоторых случаях иметь возможность управления модулем управления выходным напряжением и, тем самым, подключать и отключать внешнее устройство. В том случае, если внешним устройством является вентилятор или кондиционер, устройство может автоматически приводить их в активное состояние с целью снижения уровня (концентрации, активности) радионуклидов, например, радона и/или его ДПР, при достижении им заданного порога и дезактивировать их при снижении уровня (концентрации, активности) радионуклидов, например, радона и/или его ДПР, до допустимого уровня. При осуществлении такого управления внешними устройствами могут учитываться не только данные о концентрации (активности) радона и/или его ДПР (или радионуклидов в целом), но и температура, влажность, давление воздуха и другие показатели среды.

В других вариантах модуль связи может получать сигналы управления из блока обработки и передавать их внешним устройствам. Например, модуль связи может передавать сигналы управления посредством инфракрасного или другого излучения в другие внешние устройства, например, такие как вентиляторы, кондиционеры и т.п. Это также обеспечивает возможность автоматического управления работой таких устройств с целью поддержания уровня (концентрации, активности) радона и/или его ДПР (или радионуклидов в целом) в заданных пределах аналогично вышеописанному варианту за исключением того, что их проводное соединение с устройством в соответствии с настоящим изобретением не обязательно.

В одном из преимущественных вариантов реализации устройства модуль связи содержит источник инфракрасного излучения, такой как, например, излучающий ИК диод, то есть диод, излучающий в инфракрасном диапазоне (в некоторых вариантах модуль связи может представлять собой излучающий ИК диод). Благодаря тому, что передача сигналов управления по инфракрасному каналу весьма распространена, наличие такой возможности в настоящем устройстве обеспечивает возможность управления различными устройствами без установления соединения и, в некоторых случаях, даже без установки настроек, обеспечивающих такое управление.

Например, через излучающий ИК диод устройство может передавать сигналы управления в соответствии с одним, несколькими или всеми доступными стандартами сигналов управления, а устройства, до которых может дойти инфракрасное излучение, могут его воспринимать с помощью датчиков инфракрасного излучения (например, ИК фотодиод) и выполнять действия и/или команды, заданные сигналами управления. Благодаря этому устройство в соответствии с настоящим изобретением может управлять работой таких устройств, как, например, вентиляторы, кондиционеры, климат-контроль, системы поддержания климатических условий в помещениях так, чтобы изменять содержание радионуклидов, например, радона и его ДПР, в воздухе путем притока и/или вытяжки воздуха. Это обеспечивает возможность автоматического поддержания безопасных условий в помещении.

Дополнительным преимуществом настоящего изобретения является то, что излучающий ИК диод может иметь большую мощность и, следовательно, излучать мощный поток инфракрасного излучения. Поскольку инфракрасное излучение обычно хорошо переотражается, нет необходимости направлять ИК диод на датчик инфракрасного излучения в управляемом устройстве. Это обеспечивает большую свободу в установке устройства в соответствии с настоящим изобретением, что может быть необходимым, так как розетки электрической сети могут находиться в местах, где отсутствует возможность прямой передачи инфракрасного излучения из источника в приемник.

Излучающий ИК диод, как источник, не имеет ограничений на мощность благодаря тому, что настоящее устройство подключено к электрической сети и отсутствуют ограничения на потребляемую мощность, характерные для устройств с автономным (то есть, не подключенным к электрической сети, например, батарейным) питанием в связи с малым запасом энергии автономного источника питания и необходимостью обеспечения длительного срока службы. Таким образом, отличительное свойство настоящего изобретения - необходимость подключения к электрической сети - обеспечивает возможность не только осуществления эффективного и чувствительного устройства, собирающего из воздуха радионуклиды, в том числе ДПР радона, и определяющего активность (концентрацию) радионуклидов в воздухе (в том числе, например, и радона), но также и возможность применения излучающего ИК диода большой мощности, обеспечивающего возможность управления устройствами посредством инфракрасного излучения практически из любого расположения устройства.

В некоторых вариантах блок обработки может управлять внешними устройствами в соответствии с получаемыми сигналами управления, чем обеспечивается дистанционное управление подключением внешнего устройства к сети через устройство в соответствии с настоящим изобретением. Кроме того, в частных вариантах модуль связи может получать сигналы управления из одних внешних устройств и передавать их другим внешним устройствам. Это может обеспечивать дистанционное управление и обмен или передачу данных, например, с целью мониторинга обстановки и/или сохранения заданных условий, например, окружающей обстановки.

Необходимо отметить, что передача сигналов управления с помощью источника инфракрасного излучения, например, такого как ИК диод, может осуществляться не только в устройстве в соответствии с настоящим изобретением, но и в любых других устройствах определения содержания радионуклидов в воздухе, в том числе в устройствах определения содержания радона/торона, а также в любых других устройствах, соединенных с электрической сетью. При этом могут быть реализованы любые вышеописанные варианты управления, в том числе описанные варианты с помощью источниками инфракрасного излучения (в т.ч. ИК диодами), и все обеспечиваемые ими вышеописанные преимущества.

В соответствии с фиг. 3 из модуля обработки 352 обработанные данные, преимущественно представляющие собой результат обработки сигнала датчика в блоке обработки, и/или сигнал датчика могут направляться в индикатор 307, который может отображать уровень сигнала, события регистрации альфа-частиц и/или бета-частиц и/или гамма-излучений и/или характеристики, полученные при обработке сигнала в модуле обработки 352. Индикатор может представлять собой одиночный элемент, линейку или матрицу элементов, которые могут испускать свет или изменять характеристики отражения или пропускания света. Например, это могут быть светодиодные, жидкокристаллические и любые другие элементы, позволяющие наглядно отображать данные или сигнал. Индикатор может визуальным (световым) образом отображать факты определения (регистрации, детектирования) альфа-частиц и/или бета-частиц и/или гамма-излучений и/или скорость регистрации (детектирования) альфа-частиц и/или бета-частиц и/или гамма-излучений в единицу времени и/или концентрацию (активность) радионуклидов (например, радона и/или его ДПР) в окружающем воздухе. Кроме того, индикатор может содержать звуковой элемент, выполненный с возможность подачи звуковых сигналов для звукового отображения фактов регистрации альфа- частиц и/или бета-частиц и/или гамма-излучений, частоты или интенсивности радиационных излучений, опасных уровней концентрации или активности радионуклидов, радона, радиации и т.п.

Световой индикатор в некоторых случаях может содержать элементы, предназначенные для отображения букв, цифр и других символов. В общем случае отдельные элементы индикатора могут представлять собой точечные элементы (круглые, квадратные и других форм элементы небольшого размера), которые могут отображать буквы, цифры и другие символы, будучи собранными в матрицы.

Помимо отображения данных индикатор в некоторых случаях может передавать сигналы управления. Это возможно в тех случаях, когда отображающие и/или озвучивающие элементы могут отображать и/или озвучивать сигналы управления в том виде, который необходим для получения этих сигналов приемными устройствами. Например, помимо отображения данных в видимом световом диапазоне индикатор (или его отдельные элементы) может обладать возможностью излучения в инфракрасном диапазоне, который традиционно используется для передачи сигналов управления. Такое выполнение индикатора может устранить необходимость в дополнительном модуле связи и, тем самым, уменьшить размеры и массу устройства.

Помимо передачи или отображения данных или сигнала датчика в некоторых вариантах осуществления устройства данные и/или сигнал датчика могут сохраняться в памяти устройства. Память устройства может быть установленной в устройства на постоянной основе или быть съемной, например, представлять собой карту памяти или флэш-накопитель. Для подключения съемных носителей информации устройство может быть снабжено соответствующими разъемами, например, USB-разъемом или разъемами карт памяти, таких как SD, CF, ММС и другие любого формата/размера. Выше описано множество вариантов действий, которые могут осуществляться с данными, полученными в результате обработки сигнала датчика, самим сигналом: сигнал или данные могут сохраняться в карту память, передаваться для отображения в индикатор, передаваться в другие устройства через модуль связи или электрический разъем. Однако необходимо отметить, что передача данных, полученных в ходе обработки сигнала, или самого сигнала датчика, из блока обработки не является обязательной для реализации настоящего изобретения, так как эти данные или сигнал могут сохраняться в памяти блока обработки и извлекаться из него в том числе и в тех случаях, когда блок обработки выключен или находится в неактивном состоянии, то есть формально без передачи данных или сигнала блоком обработки. Кроме того, блок обработки может передавать сигналы управления, основанные на результатах обработки сигнала или данных, а не сами данные или сигнал.

При этом необходимо заметить, что передача данных, полученных в результате обработки сигнала, и/или сигнала датчика из блока обработки предпочтительно осуществляется. Следует отметить, что кроме передачи данных и/или сигнала датчика и/или сигнала управления из блока обработки в конкретные устройства или системы такая передачи может осуществляться и без конкретного получающего устройства или вообще без получающего устройства, поскольку может оказаться неизвестно, в какой обстановке передает данные или сигналы устройство. Например, сигналы управления или данные могут передаваться на электрический разъем, через инфракрасный излучатель или модуль радиосвязи независимо от того, есть или нет получатель передаваемого сигнала. Это может быть удобно в тех случаях, когда не предусмотрена или отсутствует возможность установления канал связи с обратной связью.

Передача, отображение и/или сохранение данных и/или сигнала могут осуществлять по отдельности (например, одно из этих действий) или совместно в различных комбинациях. Данные из блока обработки и/или сигнала датчика (непосредственно из датчика или через блок обработки) могут передаваться и/или отображаться и/или сохраняться в непосредственном виде или с усреднением за заданный период времени (например, 1 , 5, 10, 15, 30 минут, 1 , 2, 3, 4, 6, 12 часов, одни или несколько суток, неделя или более). Усреднение позволяет снизить объемы передаваемой информации.

Для обеспечения работоспособности блока обработки 305 и входящих в его состав усилителя 351 и модуля обработки 352, модуля передачи 306 и индикатора 307 блок питания 302 преимущественно содержит модуль низкого напряжения 322. 7 000934

57

Модуль низкого напряжения выполнен с возможностью подачи в соответствующие блоки и модули электрического напряжения питания, меньшего, чем электрическое напряжение между соединительными электродами соединительного элемента. Указанные модули и блоки обычно требуют постоянного или импульсного питания постоянной полярности, причем могут быть необходимы несколько напряжений питания и/или разных знаков.

Модуль низкого напряжения преимущественно представляет собой выпрямитель переменного напряжения со стабилизатором его величины. В то же время выпрямитель и/или стабилизатор напряжения могут входить в состав блока обработки, его модулей или компонентов, а также в состав модуля связи и/или индикатора, в связи с чем в некоторых вариантах модуль низкого напряжения может осуществлять лишь понижение входного напряжения. Модуль низкого напряжения может быть соединен с соединительными электродами и получать входное напряжение из электрической сети. В других вариантах модуль низкого напряжения может получать входное напряжение из модуля высокого напряжения.

В некоторых вариантах осуществления устройства модуль низкого напряжения может отсутствовать в том случае, если питание блока обработки, модуля связи и/или индикатора осуществляется от автономных источников питания, таких как электрические элементы (в т.ч. гальванические, электрохимические, световые, тепловые, электромеханические и другие), батареи, аккумуляторы и т.п.

В связи с этим модуль низкого напряжения питания не является обязательным элементом для реализации настоящего изобретения, поскольку блок обработки, модуль связи, индикатор и/или другие низковольтные элементы/компоненты устройства могут выполнять свои функции без него, например, как описано выше, за счет питания от автономных источников питания. В то же время наличие модуля низкого напряжения в блоке питания (или, другими словами, обеспечение питания для блока обработки, модуля связи, индикатора и/или других низковольтных элементов/компонентов устройства блоком питания) устраняет необходимость замены автономных источников питания.

При этом необходимо отметить, что блок питания выполняет свои функции преимущественно только при подключении к электрической сети. Устройство может в некоторых вариантах осуществления содержать перезаряжаемые источники автономного питания, такие как, например, аккумуляторы, ионисторы и т.п., которые могут обеспечивать функционирование устройства или его части без подключения к сети, однако они необходимы лишь для обеспечения выполнения некоторых функций в отключенном от сети состоянии, таких как сохранение данных, установленного времени и т.п. Основное преимущественно настоящего изобретения, заключающееся в том, что электрический потенциал на электростатическом электроде имеет постоянную составляющую относительно окружающих объектов, в том числе электрической сети, земли, стен (часто выполненных железобетонными и заземленными), обеспечивается при подключении к электрической сети.

Электрическое соединение элементов, компонентов, блоков, модулей, проводов и других упомянутых в заявке объектов может осуществляться как непосредственно, гальванически, так и посредством других элементов или компонентов, изменяющих передаваемый сигнал, напряжение или ток в той части, которая не оказывает влияние на реализацию сущности изобретения в конкретном соединении, но не изменяющих или изменяющих в допустимых пределах передаваемый сигнал, напряжение или ток в той части, которая оказывает влияние на реализацию сущности изобретения в конкретном соединении. Например, соединение через сопротивление может изменять уровень сигнала, но его форма остается прежней, а соединение через емкость может не передавать постоянную составляющую сигнала, напряжения или тока, но передает их переменную составляющую. Все такие соединения входят в объем изобретения в том случае, если не изменяют его сущность.

Вышеописанные варианты осуществления изобретения даны лишь в целях пояснения изобретения и не предназначены для ограничения его сущности и объема, которые определяются последующей формулой изобретения. Настоящее изобретение не ограничено конкретными раскрытыми вариантами осуществления, и для специалиста в данной области техники очевидно, что при реализации изобретения могут осуществляться вариации и модификации без отступления от объема настоящего изобретения. Различия между вариантами осуществления для настоящего изобретения несущественны и варианты осуществления могут использоваться индивидуально или в комбинации. Несмотря на то, что для описания устройств в вышеуказанных вариантах осуществлений использовались функциональные блок-схемы, некоторые части устройства или его функций могут быть осуществлены аппаратно, программным модулем, выполняемым процессором (или контроллером), или комбинацией этих средств.

Программный модуль может быть размещен на любом типе носителя данных, таком как RAM (Random Access Memory, оперативное запоминающее устройство), флеш-память, ROM (Read Only Memory, постоянное запоминающее устройство), EPROM (Erasable Programmable ROM, стираемое программируемое постоянное запоминающее устройство), EEPROM (Electronically Erasable and Programmable ROM, электрически стираемое программируемое постоянное запоминающее устройство), регистр, жесткий диск, сменный диск или CD (Compact Disk, компакт-диск).

Носитель данных соединяется с процессором таким образом, чтобы процессор мог считывать и записывать информацию из и на носитель данных. Носитель данных также может быть встроен в процессор. Носитель данных и процессор также могут быть выполнены на ASIC (специализированная микросхема), размещенной в устройстве, или в виде дискретных компонентов.

Настоящее описание предназначено для раскрытия изобретения с полнотой, достаточной для понимания специалистом в данной области техники, и не предназначено для ограничения объема охраны. Объем охраны и сущность настоящего изобретения определяются формулой изобретения, которая следует далее и при необходимости может включать в себя признаки из вышеизложенного описания.