JP2934511B2 - コロナ放電光源セル及びコロナ放電光源装置 - Google Patents
コロナ放電光源セル及びコロナ放電光源装置Info
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- JP2934511B2 JP2934511B2 JP2414140A JP41414090A JP2934511B2 JP 2934511 B2 JP2934511 B2 JP 2934511B2 JP 2414140 A JP2414140 A JP 2414140A JP 41414090 A JP41414090 A JP 41414090A JP 2934511 B2 JP2934511 B2 JP 2934511B2
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J65/00—Lamps without any electrode inside the vessel; Lamps with at least one main electrode outside the vessel
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J61/00—Gas-discharge or vapour-discharge lamps
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- Plasma & Fusion (AREA)
- Lasers (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、コロナ放電放射源に関
するものである。
するものである。
【０００２】
【従来の技術】希ガス中のコロナ放電によってエキシマ
放射（ラディエーション）を発生させることが可能であ
ることは長年の間知られていた。例えば、Ｙ．Ｔａｎａ
ｋａ著Ｊ．Ｏｐｔ．Ｓｏｃ．Ａｍ．４５、７１０−７１
３、１９５５年の文献を参照すると良い。エキシマ放射
は、特性的には、比較的狭い帯域幅のものであり、従っ
て狭い帯域幅の放射を必要とするある種の適用には特に
適したものである。
放射（ラディエーション）を発生させることが可能であ
ることは長年の間知られていた。例えば、Ｙ．Ｔａｎａ
ｋａ著Ｊ．Ｏｐｔ．Ｓｏｃ．Ａｍ．４５、７１０−７１
３、１９５５年の文献を参照すると良い。エキシマ放射
は、特性的には、比較的狭い帯域幅のものであり、従っ
て狭い帯域幅の放射を必要とするある種の適用には特に
適したものである。
【０００３】米国特許第４，８３７，４７８号（Ｅｌｉ
ａｓｓｏｎ ｅｔ ａｌ．）は、２個の電極の内の一方
がワイヤゲージないしはスクリーンであって、本装置に
よって発生された光を外部へ送り出すことを可能とする
構成を有するコロナ放電エキシマ光源を開示している。
然し乍ら、スクリーン電極を使用する場合の問題は、光
がスクリーンによってマスクされ、その結果、スクリー
ンの構成に対応する影が、光を結合させるべきターゲッ
ト上に落されることである。更に、スクリーンを金属性
で「透明」な電極で置換すると、光がその電極を介して
通過する場合に減衰されることとなる。米国特許第４，
８３７，４８４号において提案されている構成に関して
の別の困難性は、スクリーン電極をぼかすことはできな
いので、その効果的な温度制御は困難である。このこと
は、装置を動作させることが可能なパワーに制限を課す
る場合があり、且つスペクトル出力及び効率に影響を与
えることとなる。
ａｓｓｏｎ ｅｔ ａｌ．）は、２個の電極の内の一方
がワイヤゲージないしはスクリーンであって、本装置に
よって発生された光を外部へ送り出すことを可能とする
構成を有するコロナ放電エキシマ光源を開示している。
然し乍ら、スクリーン電極を使用する場合の問題は、光
がスクリーンによってマスクされ、その結果、スクリー
ンの構成に対応する影が、光を結合させるべきターゲッ
ト上に落されることである。更に、スクリーンを金属性
で「透明」な電極で置換すると、光がその電極を介して
通過する場合に減衰されることとなる。米国特許第４，
８３７，４８４号において提案されている構成に関して
の別の困難性は、スクリーン電極をぼかすことはできな
いので、その効果的な温度制御は困難である。このこと
は、装置を動作させることが可能なパワーに制限を課す
る場合があり、且つスペクトル出力及び効率に影響を与
えることとなる。
【０００４】更に、上記特許の構成は、一様な放電のた
めに、大面積にわたって電極間に良好な平行性が保持さ
れることを必要とする。このことをスクリーンで行う場
合には、該スクリーンを誘電体で支持することを必要と
し、そのことは付加的な構成上の問題を提起することと
なる。
めに、大面積にわたって電極間に良好な平行性が保持さ
れることを必要とする。このことをスクリーンで行う場
合には、該スクリーンを誘電体で支持することを必要と
し、そのことは付加的な構成上の問題を提起することと
なる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的とすると
ころは、装置によって射出されるラディエーション、即
ち放射をマスクしたり又は影を落したりすることのない
コロナ放電放射源を提供することである。本発明の別の
目的とするところは、電極温度を良好に制御することが
可能なコロナ放電放射源を提供することである。本発明
の更に別の目的とするところは、電極間に平行性を必要
としたり又は厳しい公差を必要とするとのないコロナ放
電放射源を提供することである。
ころは、装置によって射出されるラディエーション、即
ち放射をマスクしたり又は影を落したりすることのない
コロナ放電放射源を提供することである。本発明の別の
目的とするところは、電極温度を良好に制御することが
可能なコロナ放電放射源を提供することである。本発明
の更に別の目的とするところは、電極間に平行性を必要
としたり又は厳しい公差を必要とするとのないコロナ放
電放射源を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、上述し
た目的は、コロナ方法により放射を発生させるために片
側セルアーキテクチャーを使用することにより達成され
る。このアーキテクチャーによれば、両方の電極及びそ
の間に介在される誘電体は放電空間の１側部に位置され
る。更に、本発明によれば、閉じ込め手段が、エキシマ
形成媒体を放電空間内に維持するために設けられ、且つ
該閉じ込め手段の少なくとも一部は、本装置によって発
生される光に対して真に透明であるように配設した窓と
することが可能である。片側セルは、オゾン発生技術に
おいて公知であり、その場合、酸素はセルを通過して搬
送されてオゾンを形成する。この様な装置において、酸
素は不透明の管によって輸送され、それはコロナ放電に
よって作用されるべく位置に維持する。
た目的は、コロナ方法により放射を発生させるために片
側セルアーキテクチャーを使用することにより達成され
る。このアーキテクチャーによれば、両方の電極及びそ
の間に介在される誘電体は放電空間の１側部に位置され
る。更に、本発明によれば、閉じ込め手段が、エキシマ
形成媒体を放電空間内に維持するために設けられ、且つ
該閉じ込め手段の少なくとも一部は、本装置によって発
生される光に対して真に透明であるように配設した窓と
することが可能である。片側セルは、オゾン発生技術に
おいて公知であり、その場合、酸素はセルを通過して搬
送されてオゾンを形成する。この様な装置において、酸
素は不透明の管によって輸送され、それはコロナ放電に
よって作用されるべく位置に維持する。
【０００７】本発明構成の利点は、発生された光に影を
落したり又は減衰したりするスクリーン電極又は部分的
に透明な電極は存在しないことである。両方の電極は放
電の同一側に位置されているので、放電によって発生さ
れる光は、電極又は窓を介して通過する必要性はない。
更に、電極温度の効果的な制御は、従来技術における如
く、中間の放電ギャップが存在しない場合における装置
を介しての直接的熱伝導によって達成することが可能で
ある。更に、電極は、光学的条件とは独立的に製造する
ことが可能であり、且つ臨界的に調節される放電ギャッ
プに対する必要性は存在しない。
落したり又は減衰したりするスクリーン電極又は部分的
に透明な電極は存在しないことである。両方の電極は放
電の同一側に位置されているので、放電によって発生さ
れる光は、電極又は窓を介して通過する必要性はない。
更に、電極温度の効果的な制御は、従来技術における如
く、中間の放電ギャップが存在しない場合における装置
を介しての直接的熱伝導によって達成することが可能で
ある。更に、電極は、光学的条件とは独立的に製造する
ことが可能であり、且つ臨界的に調節される放電ギャッ
プに対する必要性は存在しない。
【０００８】
【実施例】以下、添付の図面を参考に、本発明の具体的
実施の態様について詳細に説明する。
実施の態様について詳細に説明する。
【０００９】第１図を参照すると、米国特許第４，８３
７，４８４号に記載される従来技術のコロナランプが示
されている。図示される如く、該ランプは、冷却媒体２
と接触している金属電極１から構成されている。誘電体
媒体４が設けられており、それは、放電空間５に関し
て、電極１とは反対側に設けられており、且つ絶縁性部
材３によって離隔されている。誘電体４の反対側にはス
クリーン電極６が設けられている。放電空間５は、放電
条件下においてエキシマを形成する物質で充填されてお
り、例えば、水銀、キセノン、又は希ガス／金属蒸気混
合物、又は希ガス／ハロゲン混合物、適宜の添加物を結
合したものとすることが可能である。当業者にとって理
解される如く、特定の充填物は、該装置によって発生さ
れる放射内に所望されるスペクトル出力に依存して選択
される。
７，４８４号に記載される従来技術のコロナランプが示
されている。図示される如く、該ランプは、冷却媒体２
と接触している金属電極１から構成されている。誘電体
媒体４が設けられており、それは、放電空間５に関し
て、電極１とは反対側に設けられており、且つ絶縁性部
材３によって離隔されている。誘電体４の反対側にはス
クリーン電極６が設けられている。放電空間５は、放電
条件下においてエキシマを形成する物質で充填されてお
り、例えば、水銀、キセノン、又は希ガス／金属蒸気混
合物、又は希ガス／ハロゲン混合物、適宜の添加物を結
合したものとすることが可能である。当業者にとって理
解される如く、特定の充填物は、該装置によって発生さ
れる放射内に所望されるスペクトル出力に依存して選択
される。
【００１０】ＡＣ供給源７が電極１とゲージないしはス
クリーン電極６との間に接続されており、それは放電空
間６内にマイクロ放電を発生させ、該放電がその中にあ
るエキシマ形成媒体を励起する。従って、充填物に対応
するスペクトル成分を持ったエキシマ放射が発生され、
且つスクリーン電極６を介して本装置から外部へ取りだ
される。別の構成としては、スクリーン電極６の代わり
に、「透明」特性を持った導電層を使用することが可能
である。前述した如く、上述した構成はエキシマ放射を
発生するのに効果的ではあるが、完全には透明ではない
スクリーン電極又は薄膜金属電極の使用により問題が発
生する。特に、該スクリーンは光が結像されるターゲッ
ト上にスクリーン構成の影を落し、一方、薄膜電極の場
合には、光が減衰される。更に、高電圧スクリーン電極
の温度は、熱バランス条件に従って変化することが自由
であり、そのことは、スペクトル出力に変動を導入する
ことがあることが理解される。装置を動作させることが
可能なパワーの上限は、ある場合には、冷却によって決
定されるので、電極６の温度を制御することが可能であ
ることが望ましい。即ち、非常に高いパワーレベルにお
いて、装置動作温度が上昇する。この様な場合に、熱管
理を両方の電極に与えることが可能である場合には、一
層高いレベルの放射を与えるために装置を一層高いパワ
ーレベルで動作させることが可能である。又、装置のス
ペクトル出力は、温度によって僅か影響を受け、且つ時
間及び温度によって変化することは不利益となる場合が
ある。
クリーン電極６との間に接続されており、それは放電空
間６内にマイクロ放電を発生させ、該放電がその中にあ
るエキシマ形成媒体を励起する。従って、充填物に対応
するスペクトル成分を持ったエキシマ放射が発生され、
且つスクリーン電極６を介して本装置から外部へ取りだ
される。別の構成としては、スクリーン電極６の代わり
に、「透明」特性を持った導電層を使用することが可能
である。前述した如く、上述した構成はエキシマ放射を
発生するのに効果的ではあるが、完全には透明ではない
スクリーン電極又は薄膜金属電極の使用により問題が発
生する。特に、該スクリーンは光が結像されるターゲッ
ト上にスクリーン構成の影を落し、一方、薄膜電極の場
合には、光が減衰される。更に、高電圧スクリーン電極
の温度は、熱バランス条件に従って変化することが自由
であり、そのことは、スペクトル出力に変動を導入する
ことがあることが理解される。装置を動作させることが
可能なパワーの上限は、ある場合には、冷却によって決
定されるので、電極６の温度を制御することが可能であ
ることが望ましい。即ち、非常に高いパワーレベルにお
いて、装置動作温度が上昇する。この様な場合に、熱管
理を両方の電極に与えることが可能である場合には、一
層高いレベルの放射を与えるために装置を一層高いパワ
ーレベルで動作させることが可能である。又、装置のス
ペクトル出力は、温度によって僅か影響を受け、且つ時
間及び温度によって変化することは不利益となる場合が
ある。
【００１１】第２図を参照すると、本発明の１実施例を
示してある。本発明は、片側セルアーキテクチャーを使
用しており、両方の電極及び誘電体の一方の側において
放電を発生する装置としている。図示した如く、部材１
０及び１２は、夫々、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）本体の断
面を示している。これらは、非常に薄く、例えば、約
０．０２インチ（０．０５ｃｍ）であり、且つ本体１０
は、その上に導電性インクでプリントした電極１４及び
１６を有しており、一方本体１２はその上にプリントし
た電極１８を有している。該セル上には、エキシマ形成
物質２２を閉じ込めるための閉じ込め手段２０が設けら
れており、それは射出されるラディエーション、即ち放
射に対して透明である窓２４を有している。例えば、エ
キシマ形成充填物２２が、紫外線（ＵＶ）放射を射出す
べく選択される場合には、窓２４は石英、ＭｇＦ、Ｃａ
Ｆ、又はその他のＵＶに対して透明である物質から構成
する。誘電体からなるグレーズ２１を該電極の上に設け
ることも可能であり、一方熱管理媒体２６を、図示した
如くに（即ち、流動する水）、本装置に適用することも
可能である。供給源２７からのＡＣ電圧を電極１４及び
１６（接地電極とすることが可能）と電極１８（高電圧
電極とすることが可能）の間に印加すると、放電空間２
８内に電界が形成され、従って放射が射出され、該放射
は窓２４を介して外部へ取りだされる。本装置は、又、
極性を逆にした場合にも動作する（即ち、電極１８を接
地し且つ電極１４及び１６を高電圧とした場合）。
示してある。本発明は、片側セルアーキテクチャーを使
用しており、両方の電極及び誘電体の一方の側において
放電を発生する装置としている。図示した如く、部材１
０及び１２は、夫々、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）本体の断
面を示している。これらは、非常に薄く、例えば、約
０．０２インチ（０．０５ｃｍ）であり、且つ本体１０
は、その上に導電性インクでプリントした電極１４及び
１６を有しており、一方本体１２はその上にプリントし
た電極１８を有している。該セル上には、エキシマ形成
物質２２を閉じ込めるための閉じ込め手段２０が設けら
れており、それは射出されるラディエーション、即ち放
射に対して透明である窓２４を有している。例えば、エ
キシマ形成充填物２２が、紫外線（ＵＶ）放射を射出す
べく選択される場合には、窓２４は石英、ＭｇＦ、Ｃａ
Ｆ、又はその他のＵＶに対して透明である物質から構成
する。誘電体からなるグレーズ２１を該電極の上に設け
ることも可能であり、一方熱管理媒体２６を、図示した
如くに（即ち、流動する水）、本装置に適用することも
可能である。供給源２７からのＡＣ電圧を電極１４及び
１６（接地電極とすることが可能）と電極１８（高電圧
電極とすることが可能）の間に印加すると、放電空間２
８内に電界が形成され、従って放射が射出され、該放射
は窓２４を介して外部へ取りだされる。本装置は、又、
極性を逆にした場合にも動作する（即ち、電極１８を接
地し且つ電極１４及び１６を高電圧とした場合）。
【００１２】第２図に示した装置の動作は、第３図を参
照してより明確に説明することが可能である。図示した
如く、ベース電極１４、１６と電極１８との間に電圧を
印加すると、これら２つの電極間に電界が形成される。
この電界の一部は誘電体１２内に存在しているが、その
一部は、図示した如く、放電空間内に延在する。放電空
間内の電界強度が任意の与えられたサイクルでコロナ開
始電位に到達すると、その領域においてプラズマが発生
される。プラズマはそのプラズマ空間を介して等電位で
あるから、該プラズマ自身は、高電圧パワーを導通する
能力を有しており、その際に露出電極を実効的に幅広の
ものとさせる。従って、該プラズマは、ベース電極の下
側にある個所においては、該誘電体の表面にわたって伝
播する。該プラズマは、ストリーマを形成する傾向を有
しているが、ある場合には、磁石を使用して指向性を持
たせることが可能である。電極１８は、理想的には、誘
電体１２の表面近くに位置させ、且つそれが更に誘電体
の内部に位置される場合には、該媒体を励起するために
放電空間内に電界を延在させるために一層大きな電圧が
必要である。
照してより明確に説明することが可能である。図示した
如く、ベース電極１４、１６と電極１８との間に電圧を
印加すると、これら２つの電極間に電界が形成される。
この電界の一部は誘電体１２内に存在しているが、その
一部は、図示した如く、放電空間内に延在する。放電空
間内の電界強度が任意の与えられたサイクルでコロナ開
始電位に到達すると、その領域においてプラズマが発生
される。プラズマはそのプラズマ空間を介して等電位で
あるから、該プラズマ自身は、高電圧パワーを導通する
能力を有しており、その際に露出電極を実効的に幅広の
ものとさせる。従って、該プラズマは、ベース電極の下
側にある個所においては、該誘電体の表面にわたって伝
播する。該プラズマは、ストリーマを形成する傾向を有
しているが、ある場合には、磁石を使用して指向性を持
たせることが可能である。電極１８は、理想的には、誘
電体１２の表面近くに位置させ、且つそれが更に誘電体
の内部に位置される場合には、該媒体を励起するために
放電空間内に電界を延在させるために一層大きな電圧が
必要である。
【００１３】第２図及び第３図に示した装置は、スクリ
ーン電極、及び固体で金属の光減衰性電極を有するもの
ではなく、従って、第１図の構成においては存在してい
た影及び光減衰の問題を解消していることが理解され
る。何故ならば、本発明の光源装置においては、両方の
電極は、放電区域の同一の側に位置しており、且つエキ
シマ形成媒体は、発生される放射に対して真に透明であ
る窓を持った手段によって、放電区域に閉じ込められる
からである。例えば、射出される光が紫外線である場
合、該窓は、公知の如く、ＵＶに対して実質的に透明の
石英から構成する。実際に、本発明によれば、両方の電
極がエキシマ形成媒体の同一の側に存在することが必要
であるに過ぎず、そのことは、両方の電極が誘電体の内
部であるか又は誘電体の表面に当接して設けるか、又は
一方の電極を誘電体の内部で他方の電極をその表面に当
接して設けることが可能であることを意味している。
ーン電極、及び固体で金属の光減衰性電極を有するもの
ではなく、従って、第１図の構成においては存在してい
た影及び光減衰の問題を解消していることが理解され
る。何故ならば、本発明の光源装置においては、両方の
電極は、放電区域の同一の側に位置しており、且つエキ
シマ形成媒体は、発生される放射に対して真に透明であ
る窓を持った手段によって、放電区域に閉じ込められる
からである。例えば、射出される光が紫外線である場
合、該窓は、公知の如く、ＵＶに対して実質的に透明の
石英から構成する。実際に、本発明によれば、両方の電
極がエキシマ形成媒体の同一の側に存在することが必要
であるに過ぎず、そのことは、両方の電極が誘電体の内
部であるか又は誘電体の表面に当接して設けるか、又は
一方の電極を誘電体の内部で他方の電極をその表面に当
接して設けることが可能であることを意味している。
【００１４】更に、該電極及び誘電体は、従来技術にお
ける如く、間に放電ギャップ無しで、一体的なユニット
を形成し、従って該ユニットの熱管理は、接地及び高電
圧電極の両方を制御する効果を有している。何故なら
ば、熱伝導によって固体誘電体を介して熱バランスを達
成することが可能だからである。ベース電極１４、１６
及び電極１８は互いにオフセットされていることに注意
すべきである。本明細書においては、「オフセット」と
いう用語は、両方が互いに直接的に対向されるものでは
なく且つ同一の形状及び寸法のものでない電極のことを
意味している。例えば、平行板コンデンサにおける電極
は、オフセットされていない電極の例である。本発明
は、オフセットされた電極、及びオフセットされていな
い電極を使用している。
ける如く、間に放電ギャップ無しで、一体的なユニット
を形成し、従って該ユニットの熱管理は、接地及び高電
圧電極の両方を制御する効果を有している。何故なら
ば、熱伝導によって固体誘電体を介して熱バランスを達
成することが可能だからである。ベース電極１４、１６
及び電極１８は互いにオフセットされていることに注意
すべきである。本明細書においては、「オフセット」と
いう用語は、両方が互いに直接的に対向されるものでは
なく且つ同一の形状及び寸法のものでない電極のことを
意味している。例えば、平行板コンデンサにおける電極
は、オフセットされていない電極の例である。本発明
は、オフセットされた電極、及びオフセットされていな
い電極を使用している。
【００１５】第４図を参照すると、本発明の別の実施例
が示されている。この実施例においては、共通ベース電
極３０を使用しており、更に、該ベース電極からオフセ
ットされている複数個の電極３２を使用している。更
に、エキシマ形成物質は、射出される放射に対して透明
である窓３４を有する手段によって該誘電体の上方に閉
じ込められている。この実施例においては、高電圧電極
は、各々、金属メッシュのユニットから構成されてい
る。メッシュ電極を使用することにより、電界が、該メ
ッシュ内の空間を介して通過し放電空間３６内に入るこ
とを可能としている。従って、該電極のエッジのみでは
なく、該電極の全表面を使用して放電空間内に初期電界
を形成している。「メッシュ」という用語は、例えば、
織り込み型のスクリーンや、平行ワイヤや、孔を穿設し
たフォイル等の種々の構成のものを包含している。メッ
シュワイヤゲージ及び間隔寸法は、多少処理条件に依存
しており、従ってこれらのパラメータが多少変動しても
問題となることはない。例えば、最大１０Ｇａまでのワ
イヤ寸法及び最大２インチ間隔までのメッシュを適用条
件に依存して十分に使用可能である。
が示されている。この実施例においては、共通ベース電
極３０を使用しており、更に、該ベース電極からオフセ
ットされている複数個の電極３２を使用している。更
に、エキシマ形成物質は、射出される放射に対して透明
である窓３４を有する手段によって該誘電体の上方に閉
じ込められている。この実施例においては、高電圧電極
は、各々、金属メッシュのユニットから構成されてい
る。メッシュ電極を使用することにより、電界が、該メ
ッシュ内の空間を介して通過し放電空間３６内に入るこ
とを可能としている。従って、該電極のエッジのみでは
なく、該電極の全表面を使用して放電空間内に初期電界
を形成している。「メッシュ」という用語は、例えば、
織り込み型のスクリーンや、平行ワイヤや、孔を穿設し
たフォイル等の種々の構成のものを包含している。メッ
シュワイヤゲージ及び間隔寸法は、多少処理条件に依存
しており、従ってこれらのパラメータが多少変動しても
問題となることはない。例えば、最大１０Ｇａまでのワ
イヤ寸法及び最大２インチ間隔までのメッシュを適用条
件に依存して十分に使用可能である。
【００１６】熱管理は、ベース電極３０内に温度制御し
た流体を循環させることによって実施することが可能で
ある。例えば、これは、別体の冷却チャックとするか、
又は水を循環させることが可能なチャンネルを電極内に
設けることが可能である。温度制御効果は、誘電体を介
しての伝導によって高電圧電極へ伝達され、従って本装
置を一定温度で動作することを可能とする。ベース電極
３０は、透明窓３４を支持するための側壁４０を有する
カップ形状の電極の形状とすることが可能である。この
場合、電極／誘電体近傍にエキシマ形成媒体を閉じ込め
る手段は、側壁及び窓を包含することとなる。然し乍
ら、当業者に明らかな如く、多様な特定の閉じ込め手段
を使用することが可能である。更に、エキシマ形成充填
物は、閉じ込め手段内に、永久的に又は半永久的に存在
することが可能であり、即ち、本装置を密封状態とする
ことが可能であり、又は、その他の実施例においては、
エキシマ形成媒体を動作中に本装置を介して搬送させる
ことも可能である。このタイプの装置を第４図に示して
あり、即ち、エキシマ形成媒体が質量流量制御器４２に
よって計量され且つ導管４４を介して本装置へ供給さ
れ、一方該媒体は導管４６を介して本装置から除去され
る。
た流体を循環させることによって実施することが可能で
ある。例えば、これは、別体の冷却チャックとするか、
又は水を循環させることが可能なチャンネルを電極内に
設けることが可能である。温度制御効果は、誘電体を介
しての伝導によって高電圧電極へ伝達され、従って本装
置を一定温度で動作することを可能とする。ベース電極
３０は、透明窓３４を支持するための側壁４０を有する
カップ形状の電極の形状とすることが可能である。この
場合、電極／誘電体近傍にエキシマ形成媒体を閉じ込め
る手段は、側壁及び窓を包含することとなる。然し乍
ら、当業者に明らかな如く、多様な特定の閉じ込め手段
を使用することが可能である。更に、エキシマ形成充填
物は、閉じ込め手段内に、永久的に又は半永久的に存在
することが可能であり、即ち、本装置を密封状態とする
ことが可能であり、又は、その他の実施例においては、
エキシマ形成媒体を動作中に本装置を介して搬送させる
ことも可能である。このタイプの装置を第４図に示して
あり、即ち、エキシマ形成媒体が質量流量制御器４２に
よって計量され且つ導管４４を介して本装置へ供給さ
れ、一方該媒体は導管４６を介して本装置から除去され
る。
【００１７】本装置から放射を反射により取り出すため
に、ベース電極３０と誘電体との間に反射層を配設する
ことが可能である。一方、該ベース電極は、本質的に反
射器として作用する研磨アルミニウム等の金属とするこ
とも可能である。ベース電極からの反射が所望される場
合には、誘電体は透明のものとすべきである。何故なら
ば、放射は、該誘電体を介して反射されねばならないか
らである。別の可能性は、該誘電体を、電気は導通しな
いがＵＶを短い波長まで反射するＢａＯ又はＭｇＯ等の
物質から構成するか、又は該誘電体をこのような物質で
注入するか又はコーティングすると良い。高電圧メッシ
ュ電極は、タングステンやモリブデン等の多様な金属か
ら形成することが可能であり、且つ矩形の形状とするこ
とが可能である。該誘電体は、ガラス、又は石英、又は
その他の適宜の物質とすることが可能である。第４図に
示した如く装置を構成する簡単な１方法は、メッシュ電
極を２個の薄いガラス及びアルミナ顕微鏡スライドの間
に接着させ、一方その結果得られる組立体を接地電極に
接着させることである。
に、ベース電極３０と誘電体との間に反射層を配設する
ことが可能である。一方、該ベース電極は、本質的に反
射器として作用する研磨アルミニウム等の金属とするこ
とも可能である。ベース電極からの反射が所望される場
合には、誘電体は透明のものとすべきである。何故なら
ば、放射は、該誘電体を介して反射されねばならないか
らである。別の可能性は、該誘電体を、電気は導通しな
いがＵＶを短い波長まで反射するＢａＯ又はＭｇＯ等の
物質から構成するか、又は該誘電体をこのような物質で
注入するか又はコーティングすると良い。高電圧メッシ
ュ電極は、タングステンやモリブデン等の多様な金属か
ら形成することが可能であり、且つ矩形の形状とするこ
とが可能である。該誘電体は、ガラス、又は石英、又は
その他の適宜の物質とすることが可能である。第４図に
示した如く装置を構成する簡単な１方法は、メッシュ電
極を２個の薄いガラス及びアルミナ顕微鏡スライドの間
に接着させ、一方その結果得られる組立体を接地電極に
接着させることである。
【００１８】高誘電強度及び高誘電定数を持った誘電物
質を選択することが望ましい。高誘電強度は、所要の電
圧に耐えるために必要であり、且つ高誘電定数は、固体
からの電気力線をエキシマ媒体内に押し込むことに貢献
する。ＢａＯ及びＴｉＯ２は、高誘電定数の誘電体の例
であり、且つＴｉＯ２の場合、最も高い誘電定数はＣ結
晶軸に沿って発生することが判明した。
質を選択することが望ましい。高誘電強度は、所要の電
圧に耐えるために必要であり、且つ高誘電定数は、固体
からの電気力線をエキシマ媒体内に押し込むことに貢献
する。ＢａＯ及びＴｉＯ２は、高誘電定数の誘電体の例
であり、且つＴｉＯ２の場合、最も高い誘電定数はＣ結
晶軸に沿って発生することが判明した。
【００１９】第５図は、第２図に類似した本発明の別の
実施例を示している。電極５０及び５２は、誘電体５４
内に埋設されており、且つ透明は窓５８を有する部材５
６は、エキシマ形成物質６０を密封したユニットの放電
空間内に閉じ込めている。第６図は、第４図に類似した
実施例を示している。ブロック電極６２及びスクリーン
電極６４は誘電体６６に当接しており、一方窓６８はエ
キシマ形成物質７０を放電空間内に密封する手段を有し
ている。第７図は、円筒形状を有する本発明の実施例を
示している。放電空間は、円筒状シェル透明窓７２と、
電極７４及び７６及び誘電体７８から構成される複合構
成体との間に設けられている。熱管理媒体８０が内部に
設けられている。第８図は、別の円筒型実施例であり、
放射は窓８２を介して該ユニットの内部から外部へ取り
だされる。残部の構成は第７図に類似しており、熱管理
は該ユニットの外部に設けられている。この円筒形状実
施例における電極は、円筒に沿って長さ方向に延在して
いる。
実施例を示している。電極５０及び５２は、誘電体５４
内に埋設されており、且つ透明は窓５８を有する部材５
６は、エキシマ形成物質６０を密封したユニットの放電
空間内に閉じ込めている。第６図は、第４図に類似した
実施例を示している。ブロック電極６２及びスクリーン
電極６４は誘電体６６に当接しており、一方窓６８はエ
キシマ形成物質７０を放電空間内に密封する手段を有し
ている。第７図は、円筒形状を有する本発明の実施例を
示している。放電空間は、円筒状シェル透明窓７２と、
電極７４及び７６及び誘電体７８から構成される複合構
成体との間に設けられている。熱管理媒体８０が内部に
設けられている。第８図は、別の円筒型実施例であり、
放射は窓８２を介して該ユニットの内部から外部へ取り
だされる。残部の構成は第７図に類似しており、熱管理
は該ユニットの外部に設けられている。この円筒形状実
施例における電極は、円筒に沿って長さ方向に延在して
いる。
【００２０】第９図は、形状形態の実施例の断面を示し
ている。誘電体９２及び窓９４は、球状シェルの形状を
しており、且つ放電空間９６からの放射は、球状シェル
の形状である。電極９８、１００は、球の周りにライン
又はグリッドを形成し、且つ熱管理媒体１０１は金属球
内を循環する水とすることが可能である。内側へ放射す
る球状形態とすることも可能である。前述した平面状、
円筒状、及び球状形状の実施例の全てにおいて、ベース
電極は、誘電体の内側又は外側とすることが可能であ
り、且つ連続的又は不連続的なものとすることが可能で
ある。第１０図は、本発明の更に別の実施例を示してお
り、この場合、放射は装置の両側から射出される。不透
明又は透明な誘電体１０２が設けられており、それは電
極１０４及び１０６を有している。放電空間１０８及び
１１０が該誘電体の両側に設けられており、それらは窓
１１２及び１１４によって境界が決められている。放電
空間内のエキシマガス混合物は、同一のものとすること
も、又は異なったものとすることも可能であり、例え
ば、異なったものとする場合には、一層広いスペクトル
出力又は複数個のピークを得ることが可能である。更
に、空間１０８内のガスは、非エキシマガス又は真空と
ることも可能である。更に別の実施例においては、窓の
一つが外側上に反射性コーティングを有することが可能
であり、又誘電体バリアを窓とすることも可能である。
放電条件は、異なった適用例に対して変化させることが
可能である。この点に関して、放電空間内のガスの圧力
は、装置が動作される温度の場合における如く、最適な
ものに変化させることが可能である。
ている。誘電体９２及び窓９４は、球状シェルの形状を
しており、且つ放電空間９６からの放射は、球状シェル
の形状である。電極９８、１００は、球の周りにライン
又はグリッドを形成し、且つ熱管理媒体１０１は金属球
内を循環する水とすることが可能である。内側へ放射す
る球状形態とすることも可能である。前述した平面状、
円筒状、及び球状形状の実施例の全てにおいて、ベース
電極は、誘電体の内側又は外側とすることが可能であ
り、且つ連続的又は不連続的なものとすることが可能で
ある。第１０図は、本発明の更に別の実施例を示してお
り、この場合、放射は装置の両側から射出される。不透
明又は透明な誘電体１０２が設けられており、それは電
極１０４及び１０６を有している。放電空間１０８及び
１１０が該誘電体の両側に設けられており、それらは窓
１１２及び１１４によって境界が決められている。放電
空間内のエキシマガス混合物は、同一のものとすること
も、又は異なったものとすることも可能であり、例え
ば、異なったものとする場合には、一層広いスペクトル
出力又は複数個のピークを得ることが可能である。更
に、空間１０８内のガスは、非エキシマガス又は真空と
ることも可能である。更に別の実施例においては、窓の
一つが外側上に反射性コーティングを有することが可能
であり、又誘電体バリアを窓とすることも可能である。
放電条件は、異なった適用例に対して変化させることが
可能である。この点に関して、放電空間内のガスの圧力
は、装置が動作される温度の場合における如く、最適な
ものに変化させることが可能である。
【００２１】以上、本発明の具体的実施の態様に付いて
詳細に説明したが、本発明はこれら具体例にのみ限定さ
れるべきものでは無く、本発明の技術的範囲を逸脱する
こと無しに種々の変形が可能であることは勿論である。
例えば、本発明を、透明窓を具備するエキシマ形成媒体
用の閉じ込め手段を具備する場合について説明したが、
例えば、光伝送ファイバ等の如く放電空間から光を取り
出すには他の光伝送方法を適用することも可能である。
詳細に説明したが、本発明はこれら具体例にのみ限定さ
れるべきものでは無く、本発明の技術的範囲を逸脱する
こと無しに種々の変形が可能であることは勿論である。
例えば、本発明を、透明窓を具備するエキシマ形成媒体
用の閉じ込め手段を具備する場合について説明したが、
例えば、光伝送ファイバ等の如く放電空間から光を取り
出すには他の光伝送方法を適用することも可能である。
【００２２】
【発明の効果】以上説明した如く、本発明によれば、発
生されるラディエーション、即ち放射をマスクしたり又
は影を発生したりすることがないので、一様な放射を得
ることが可能である。更に、電極温度を良好に制御する
ことが可能であり、改善され且つ一様な放射特性を得る
ことが可能である。電極の平行度が要求されることがな
く、従って構成が簡単であり、且つ製造が容易となる。
生されるラディエーション、即ち放射をマスクしたり又
は影を発生したりすることがないので、一様な放射を得
ることが可能である。更に、電極温度を良好に制御する
ことが可能であり、改善され且つ一様な放射特性を得る
ことが可能である。電極の平行度が要求されることがな
く、従って構成が簡単であり、且つ製造が容易となる。
【図１】従来の構成に基づくコロナ放電放射源の概略図
である。
である。
【図２】本発明の１実施例に基づいて構成されたコロナ
放電放射源セルの概略図である。
放電放射源セルの概略図である。
【図３】第２図の装置の動作状態を説明する概略図であ
る。
る。
【図４】本発明の別の実施例に基づいて構成された放射
源の概略図である。
源の概略図である。
【図５】本発明の別の実施例に基づいて構成された放射
源の概略図である。
源の概略図である。
【図６】本発明の別の実施例に基づいて構成された放射
源の概略図である。
源の概略図である。
【図７】形態が円筒形状の本発明の別の実施例に基づい
て構成された放射源の概略図である。
て構成された放射源の概略図である。
【図８】形態が円筒形状の本発明の別の実施例に基づい
て構成された放射源の概略図である。
て構成された放射源の概略図である。
【図９】形態が形状の本発明の別の実施例に基づいて構
成された放射源の概略図である。
成された放射源の概略図である。
【図１０】装置の両側から放射を外部に射出する本発明
の別の実施例に基づいて構成された放射源の概略図であ
る。
の別の実施例に基づいて構成された放射源の概略図であ
る。
１０，１２ アルミナ本体 １４，１６，１８ 電極 ２０ 閉じ込め手段 ２２ エキシマ形成物質 ２４ 窓 ２７ ＡＣ電圧供給源 ２８ 放電空間
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マイケル ジイ． ユーリー アメリカ合衆国， メリーランド 20817， ベセスダ， イースト ハル バート ロード 6518 (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01J 65/00
Claims (27)
- 【請求項１】 コロナ放電光源セルにおいて、誘電体物
質が設けられており、前記誘電体物質内に配設されるか
又はその第１表面に当接する第１電極が設けられてお
り、前記第１電極から離隔して前記誘電体物質内に配設
されるか又はその第２表面に当接する第２電極が設けら
れており、前記第１及び第２電極は前記誘電体物質によ
ってのみ互いに離隔されている一対の電極を具備してお
り、前記一対の電極と誘電体とは複合構成体を構成して
おり、前記複合構成体に隣接した放電空間内にエキシマ
形成物質を閉じ込める手段が設けられており、前記第１
及び第２電極間にＡＣ電圧を印加することにより前記エ
キシマ形成物質が放電条件へ励起された場合に前記放電
空間から射出される放射を伝送する放射伝送手段が前記
放電空間と光学的に連通して設けられていることを特徴
とするコロナ放電光源セル。 - 【請求項２】 前記放射伝送手段が、前記エキシマ形成
物質を前記放電空間内に閉じ込める手段の一部を有する
ことを特徴とする請求項１のコロナ放電光源セル。 - 【請求項３】 コロナ放電光源セルにおいて、誘電体物
質が設けられており、前記誘電体物質内に配設されるか
又はその第１表面に当接する第１電極が設けられてお
り、前記第１電極から離隔されて前記誘電体物質内に配
設されるか又はその第２表面と当接する第２電極が設け
られており、前記第１及び第２電極は前記誘電体物質の
みによって互いに離隔されている一対の電極を有してお
り、前記一対の電極及び誘電体物質は複合構成体を構成
しており、エキシマ形成物質を前記複合構成体に隣接す
る放電空間内に閉じ込める手段が設けられており、前記
閉じ込める手段が、少なくとも、前記第１及び第２電極
間にＡＣ電圧を印加することにより前記エキシマ形成物
質が放電条件へ励起される場合に射出される放射に対し
て透明である部分を具備することを特徴とするコロナ放
電光源セル。 - 【請求項４】 前記第１及び第２電極が互いにオフセッ
トされていることを特徴とする請求項３のコロナ放電光
源セル。 - 【請求項５】 互いにオフセットされており且つ間に前
記誘電体物質のみを有する第２対の電極が設けられてお
り、前記一対及び第２対の電極の内の電極の一方が同一
の電極であることを特徴とする請求項４のコロナ放電光
源セル。 - 【請求項６】 前記同一の電極に対して温度制御を付与
することを特徴とする請求項５のコロナ放電光源セル。 - 【請求項７】 内部に放射反射表面が設けられているこ
とを特徴とする請求項５のコロナ放電光源セル。 - 【請求項８】 前記誘電体物質が誘電体層の形状であ
り、且つ前記電極が平面電極であることを特徴とする請
求項４のコロナ放電光源セル。 - 【請求項９】 前記誘電体物質が円筒シェルの形状であ
り、且つ前記閉じ込め手段が前記放電空間の外部に位置
された透明円筒シェルを具備することを特徴とする請求
項４のコロナ放電光源セル。 - 【請求項１０】 前記誘電体物質が円筒シェルの形状で
あり、且つ前記閉じ込め手段が前記放電空間の内側に位
置されている透明円筒シェルを具備することを特徴とす
る請求項４のコロナ放電光源セル。 - 【請求項１１】 前記誘電体物質が球状シェルの形状で
あり、且つ前記閉じ込め手段が透明球状シェルを具備す
ることを特徴とする請求項４のコロナ放電光源セル。 - 【請求項１２】 前記誘電体物質が反射性であるか又は
その内部に反射性物質を埋設したことを特徴とする請求
項３のコロナ放電光源セル。 - 【請求項１３】 前記誘電体物質が高誘電定数であり且
つ電気力線を強制的に前記エキシマ形成物質内に付与す
る手段を具備することを特徴とする請求項３のコロナ放
電光源セル。 - 【請求項１４】 前記閉じ込め手段を介して前記エキシ
マ形成物質を搬送する手段が設けられていることを特徴
とする請求項１のコロナ放電光源セル。 - 【請求項１５】 前記放電空間が位置されている前記複
合構成体の側部とは反対側において前記複合構成体に隣
接して第２放電空間が設けられており、前記第２放電空
間内にに放射放電物質を閉じ込める手段が設けられてお
り、前記放射放電物質を閉じ込める手段が透明部分を有
することを特徴とする請求項３のコロナ放電光源セル。 - 【請求項１６】 コロナ放電光源セルにおいて、誘電体
物質が設けられており、互いに離隔されたほぼ同一の与
えられた面において前記誘電体物質内に配設されている
第１及び第２電極が設けられており、前記与えられた面
から離隔された異なった面において前記誘電体物質内に
配設されている第３電極が設けられており、前記第３電
極は前記第１及び第２電極に関してオフセットされてお
り、前記誘電体物質に隣接した放電空間内にエキシマ形
成物質を閉じ込める手段が設けられており、前記閉じ込
め手段が、少なくとも、前記第３電極と前記第１及び第
２電極との間にＡＣ電圧を印加した場合に前記エキシマ
形成物質によって射出される放射に対して透明な部分を
具備していることを特徴とするコロナ放電光源セル。 - 【請求項１７】 前記第３電極が前記誘電体物質の表面
の近くであり、且つ前記エキシマ形成物質が前記同一の
面に隣接していることを特徴とする請求項１６のコロナ
放電光源セル。 - 【請求項１８】 コロナ放電光源セルにおいて、薄い誘
電体物質のユニットが設けられており、前記誘電体物質
のユニット内に配設した複数個の電極が設けられてお
り、前記誘電体物質のユニットの第１表面に当接して共
通電極が配設されており、前記共通電極は前記複数個の
電極まで延在すると共に、前記誘電体物質のみによって
前記複数個の電極から離隔されており、前記誘電体物質
のユニットの第１表面に隣接した放電空間内にエキシマ
形成物質を収容する手段が設けられており、前記収容手
段が、少なくとも前記共通電極と前記複数個の電極との
間にＡＣ電圧を印加した場合に前記エキシマ形成物質に
よって射出される放射に対して透明の部分を具備してい
ることを特徴とするコロナ放電光源セル。 - 【請求項１９】 前記複数個の電極がメッシュ電極を具
備することを特徴とする請求項１８のコロナ放電光源セ
ル。 - 【請求項２０】 前記共通電極の温度制御手段が設けら
れていることを特徴とする請求項１９のコロナ放電光源
セル。 - 【請求項２１】 前記共通電極が前記放射を反射する金
属物質から形成されていることを特徴とする請求項２０
のコロナ放電光源セル。 - 【請求項２２】 前記共通電極がカップ形状をしてお
り、且つ前記カップ形状の電極の側壁は放射透過性物質
層で閉塞されて前記収容手段を形成していることを特徴
とする請求項２０のコロナ放電光源セル。 - 【請求項２３】 前記放射透明部分が石英窓を有するこ
とを特徴とする請求項２０のコロナ放電光源セル。 - 【請求項２４】 前記収容手段を介して前記エキシマ形
成物質を搬送する手段が設けられていることを特徴とす
る請求項２２のコロナ放電光源セル。 - 【請求項２５】 前記共通電極が接地電極であり、且つ
前記複数個の電極が高電圧電極であることを特徴とする
請求項２２のコロナ放電光源セル。 - 【請求項２６】 コロナ放電光源装置において、誘電体
物質が設けられており、前記誘電体物質内に配設される
か又はその第１表面と当接する第１電極が設けられてお
り、前記第１電極と離隔し前記誘電体物質内に配設され
るか又はその第２表面に当接する第２電極が設けられて
おり、前記第１及び第２電極は前記誘電体物質のみによ
って互いに離隔されている一対の電極を構成しており、
前記誘電体物質に隣接する放電空間内にエキシマ形成物
質を閉じ込める手段が設けられており、前記閉じ込め手
段が、少なくとも、前記エキシマ形成物質が放電条件へ
励起される場合に射出される放射に対して透明な部分を
具備しており、前記第１及び第２電極間に高周波数ＡＣ
電圧を印加する手段が設けられていることを特徴とする
コロナ放電光源装置。 - 【請求項２７】 コロナ放電光源装置において、薄い誘
電体物質のユニットが設けられており、前記誘電体物質
のユニット内に複数個の電極が配設されており、前記誘
電体物質のユニットの第１表面に当接して共通電極が配
設されており、前記共通電極は前記複数個の電極まで延
在すると共に、前記誘電体物質のみによって前記複数個
の電極から離隔されており、前記誘電体物質のユニット
の第１表面に隣接してエキシマ形成物質を収容する手段
が設けられており、前記収容手段は、少なくとも、放電
条件下で前記エキシマ形成物質によって射出される放射
に対して透明な部分を具備しており、前記共通電極と前
記複数個の電極との間に高周波数ＡＣ電圧を印加する手
段が設けられていることを特徴とするコロナ放電光源装
置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US447127 | 1989-12-11 | ||
| US07/447,127 US5118989A (en) | 1989-12-11 | 1989-12-11 | Surface discharge radiation source |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04129167A JPH04129167A (ja) | 1992-04-30 |
| JP2934511B2 true JP2934511B2 (ja) | 1999-08-16 |
Family
ID=23775092
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2414140A Expired - Fee Related JP2934511B2 (ja) | 1989-12-11 | 1990-12-10 | コロナ放電光源セル及びコロナ放電光源装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5118989A (ja) |
| JP (1) | JP2934511B2 (ja) |
| DE (1) | DE4036122A1 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
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| FI98410C (fi) * | 1993-12-16 | 1997-06-10 | Instrumentarium Oy | Kaasuseosten analysointiin käytettävä mittausanturi ja mittausjärjestely |
| DE19526211A1 (de) * | 1995-07-18 | 1997-01-23 | Patent Treuhand Ges Fuer Elektrische Gluehlampen Mbh | Verfahren zum Betreiben von Entladungslampen bzw. -strahler |
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| JP2003023259A (ja) * | 2001-07-10 | 2003-01-24 | Hamamatsu Photonics Kk | 積層材及びその表面処理方法 |
| KR102116867B1 (ko) | 2018-05-08 | 2020-05-29 | 주식회사 원익큐엔씨 | 임플란트 표면개질 처리장치 |
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|---|---|---|---|---|
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| US3925703A (en) * | 1973-06-22 | 1975-12-09 | Owens Illinois Inc | Spatial discharge transfer gaseous discharge display/memory panel |
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| JPS5317058A (en) * | 1976-07-30 | 1978-02-16 | Fujitsu Ltd | Gas discharge panel |
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-
1989
- 1989-12-11 US US07/447,127 patent/US5118989A/en not_active Expired - Fee Related
-
1990
- 1990-11-13 DE DE4036122A patent/DE4036122A1/de not_active Ceased
- 1990-12-10 JP JP2414140A patent/JP2934511B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
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| DE4036122A1 (de) | 1991-06-13 |
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