JP3401044B2 - 光電子増倍管 - Google Patents
光電子増倍管Info
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Electron Tubes For Measurement (AREA)
- Common Detailed Techniques For Electron Tubes Or Discharge Tubes (AREA)
- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、入射光に対応して光電
陰極から放出される光電子を多段に積層させたダイノー
ドによって増倍する光電子増倍管に関する。
陰極から放出される光電子を多段に積層させたダイノー
ドによって増倍する光電子増倍管に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、光電子増倍管は核医学および高エ
ネルギー物理の分野における各種測定に、γカメラ、Ｐ
ＥＴ（ポジトロン・エミッション・トモグラフィ）、ま
たはカロリーメーター等として広く使用されている。
ネルギー物理の分野における各種測定に、γカメラ、Ｐ
ＥＴ（ポジトロン・エミッション・トモグラフィ）、ま
たはカロリーメーター等として広く使用されている。
【０００３】図３は、従来の光電子増倍管の構成を示
し、（ａ）は断面図、（ｂ）は要部断面図である。この
光電子増倍管は、有底円筒状の真空容器１内に、入射光
を受ける上端内面に被着されて光電子を放出する光電陰
極４と、この光電子の軌道を収束する収束電極７と、当
該光電子を入射されて増倍する電子増倍部１０とを配設
している。
し、（ａ）は断面図、（ｂ）は要部断面図である。この
光電子増倍管は、有底円筒状の真空容器１内に、入射光
を受ける上端内面に被着されて光電子を放出する光電陰
極４と、この光電子の軌道を収束する収束電極７と、当
該光電子を入射されて増倍する電子増倍部１０とを配設
している。
【０００４】収束電極７は、ステンレス板で形成され、
４個の保持用スプリング８で真空容器１の側管に対して
支持されている。また、電子増倍部１０は、７段直列し
た四半円筒状のＢｏｘ＆Ｇｒｉｄ型ダイノード２０、ア
ノード１２およびシールド板２１を２枚のセラミック基
板１９で挟んで支持されており、セラミック基板１９に
備わる金具で収束電極７に固定されている。さらに、電
子増倍部１０に固定された端子保持台１８を介して接触
端子６が側管の内側面に接触しており、側管の当該内側
面に被着されたアルミ膜５を介して光電陰極４に電気的
に接続されている。なお、入射電子に対応してＢｏｘ＆
Ｇｒｉｄ型ダイノード２０の内側面に被着された二次電
子放出面から電子が増倍して放出され、アノード１２に
捕獲される。
４個の保持用スプリング８で真空容器１の側管に対して
支持されている。また、電子増倍部１０は、７段直列し
た四半円筒状のＢｏｘ＆Ｇｒｉｄ型ダイノード２０、ア
ノード１２およびシールド板２１を２枚のセラミック基
板１９で挟んで支持されており、セラミック基板１９に
備わる金具で収束電極７に固定されている。さらに、電
子増倍部１０に固定された端子保持台１８を介して接触
端子６が側管の内側面に接触しており、側管の当該内側
面に被着されたアルミ膜５を介して光電陰極４に電気的
に接続されている。なお、入射電子に対応してＢｏｘ＆
Ｇｒｉｄ型ダイノード２０の内側面に被着された二次電
子放出面から電子が増倍して放出され、アノード１２に
捕獲される。
【０００５】この光電子増倍管１個を構成する特定部品
の数量、板厚、材質、印加電圧について次表に示す。
の数量、板厚、材質、印加電圧について次表に示す。
【０００６】
【表１】
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、光電陰
極に電流を供給するために、各１個の接触端子および端
子保持台、さらにアルミ膜を必要としている。また、電
子増倍部を真空管の側管に対して支持するために、１個
の電子収束電極に対して４個の保持用スプリングを必要
としている。そのため、合計７部品をそれぞれ所定位置
に抵抗溶接で固定したり、アルミ膜を真空管の内側面に
蒸着して焼成するので、溶接および組立時の作業性が低
いという問題がある。
極に電流を供給するために、各１個の接触端子および端
子保持台、さらにアルミ膜を必要としている。また、電
子増倍部を真空管の側管に対して支持するために、１個
の電子収束電極に対して４個の保持用スプリングを必要
としている。そのため、合計７部品をそれぞれ所定位置
に抵抗溶接で固定したり、アルミ膜を真空管の内側面に
蒸着して焼成するので、溶接および組立時の作業性が低
いという問題がある。
【０００８】また、組立時に１個の接触端子および４個
の保持用スプリングに対してそれぞれ２箇所を抵抗溶接
することにより、合計１０箇所の溶接点が発生する。通
常は、溶接点で酸化またはバリが生じるので、高電圧を
印加した場合、各溶接点が電子放出源となって電界放電
を生じ、発生する雑音が増加するという問題がある。
の保持用スプリングに対してそれぞれ２箇所を抵抗溶接
することにより、合計１０箇所の溶接点が発生する。通
常は、溶接点で酸化またはバリが生じるので、高電圧を
印加した場合、各溶接点が電子放出源となって電界放電
を生じ、発生する雑音が増加するという問題がある。
【０００９】そこで、本発明は、以上の問題点に鑑みて
なされたものであり、雑音低減による信頼性および部品
数削減による作業性を向上する光電子増倍管を提供する
ことを目的とする。
なされたものであり、雑音低減による信頼性および部品
数削減による作業性を向上する光電子増倍管を提供する
ことを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の光電子増倍管
は、上記の目的を達成するために、真空管の受光面板の
内面に被着された光電陰極から放出された光電子を収束
して電子増倍部に入射する収束電極と、真空管の側管内
面に対して電子増倍部を支持すると共に、収束電極と一
体成形されている保持用スプリングと、光電陰極に電流
を供給すると共に、収束電極と一体成形されている接触
端子とを備えることを特徴とするものである。
は、上記の目的を達成するために、真空管の受光面板の
内面に被着された光電陰極から放出された光電子を収束
して電子増倍部に入射する収束電極と、真空管の側管内
面に対して電子増倍部を支持すると共に、収束電極と一
体成形されている保持用スプリングと、光電陰極に電流
を供給すると共に、収束電極と一体成形されている接触
端子とを備えることを特徴とするものである。
【００１１】
【００１２】また、本発明は、上記の目的を達成するた
めに、上記接触端子は、光電陰極に直接に接続されてい
ることを特徴とする。
めに、上記接触端子は、光電陰極に直接に接続されてい
ることを特徴とする。
【００１３】
【００１４】
【作用】本発明によれば、収束電極、保持用スプリング
および接触端子を一体成形していることにより、部品個
数が減少する。そのため、接触端子および各保持用スプ
リングに対してそれぞれ２箇所を抵抗溶接する必要がな
くなるので、溶接点が減少する。従って、高電圧を印加
した場合における電界放電の発生が抑えられるので、雑
音が低減される。また、溶接および組立時の作業性が向
上する。
および接触端子を一体成形していることにより、部品個
数が減少する。そのため、接触端子および各保持用スプ
リングに対してそれぞれ２箇所を抵抗溶接する必要がな
くなるので、溶接点が減少する。従って、高電圧を印加
した場合における電界放電の発生が抑えられるので、雑
音が低減される。また、溶接および組立時の作業性が向
上する。
【００１５】また、本発明によれば、接触端子を直接に
光電陰極に機械的および電気的に接続していることによ
り、光電陰極の光電面および電子増倍部の２次電子放出
面を劣化する要因が減少する。そのため、入射光に対す
る出力信号の増倍率が低下しないので、信頼性が向上す
る。
光電陰極に機械的および電気的に接続していることによ
り、光電陰極の光電面および電子増倍部の２次電子放出
面を劣化する要因が減少する。そのため、入射光に対す
る出力信号の増倍率が低下しないので、信頼性が向上す
る。
【００１６】
【実施例】以下、本発明に係る実施例の構成および作用
について、図１および図２を参照して説明する。なお、
図面の説明においては同一要素には同一符号を付し、重
複する説明を省略する。また、図面の寸法比率は、説明
のものと必ずしも一致していない。
について、図１および図２を参照して説明する。なお、
図面の説明においては同一要素には同一符号を付し、重
複する説明を省略する。また、図面の寸法比率は、説明
のものと必ずしも一致していない。
【００１７】図１は、本発明の光電子増倍管に係る第１
実施例の構成を示し、（ａ）は上面図、（ｂ）は断面図
である。この光電子増倍管は、入射光を受ける円形の受
光面板３と、この受光面板３の外周部に配設する円筒形
の金属側管２と、基台部を構成する円形のステム１４と
から真空容器１を形成し、入射電子流を増倍する電子増
倍部１０を内設している。
実施例の構成を示し、（ａ）は上面図、（ｂ）は断面図
である。この光電子増倍管は、入射光を受ける円形の受
光面板３と、この受光面板３の外周部に配設する円筒形
の金属側管２と、基台部を構成する円形のステム１４と
から真空容器１を形成し、入射電子流を増倍する電子増
倍部１０を内設している。
【００１８】受光面板３の内部下面には、ＭｎＯまたは
Ｃｒを真空蒸着した後にＳｂを蒸着し、さらにＫ、Ｃｓ
等のアルカリ金属を被着・活性化して光電陰極４が形成
されており、電位０Ｖに保持されている。
Ｃｒを真空蒸着した後にＳｂを蒸着し、さらにＫ、Ｃｓ
等のアルカリ金属を被着・活性化して光電陰極４が形成
されており、電位０Ｖに保持されている。
【００１９】光電陰極４と電子増倍部１０との間には、
ステンレス板（ＳＵＳ３０４０．２５ｔ）から形成され
た収束電極７が配設されている。この収束電極７は、ピ
ッチ１ｍｍで多数の開口をマトリクス状に配列・形成し
ている電子収束部９と、この電子収束部９の周辺部に形
成されて側管２の内側面とほぼ等しい曲率を有する先端
で当該側管２に良好に接触している４個の保持用スプリ
ング８とから構成されており、光電陰極４と同電位に保
持されている。従って、光電陰極６から放出された各電
子は、電子収束部９の影響によって軌道を収束され、電
子増倍部１０の所定の領域内に入射される。
ステンレス板（ＳＵＳ３０４０．２５ｔ）から形成され
た収束電極７が配設されている。この収束電極７は、ピ
ッチ１ｍｍで多数の開口をマトリクス状に配列・形成し
ている電子収束部９と、この電子収束部９の周辺部に形
成されて側管２の内側面とほぼ等しい曲率を有する先端
で当該側管２に良好に接触している４個の保持用スプリ
ング８とから構成されており、光電陰極４と同電位に保
持されている。従って、光電陰極６から放出された各電
子は、電子収束部９の影響によって軌道を収束され、電
子増倍部１０の所定の領域内に入射される。
【００２０】光電陰極４および収束電極７に囲まれた側
管２の内側面には、導電性のアルミ膜５が被着されてお
り、側管２の内側面に接触している保持用スプリング８
からアルミ膜５を介して光電陰極４に電流が供給されて
いる。通常、このアルミ膜５は、酢酸イソアシルで溶解
したＡｇを側管２の内側面に塗布した後、高温で焼成し
て形成される。
管２の内側面には、導電性のアルミ膜５が被着されてお
り、側管２の内側面に接触している保持用スプリング８
からアルミ膜５を介して光電陰極４に電流が供給されて
いる。通常、このアルミ膜５は、酢酸イソアシルで溶解
したＡｇを側管２の内側面に塗布した後、高温で焼成し
て形成される。
【００２１】電子増倍部１０は、正方形の平板状に形成
したダイノード１１を７段に積層して構成されており、
各段のダイノード１１には、多数の電子増倍孔をマトリ
クス状に配列・形成している。また、これら積層したダ
イノード１１の下部には、アノード１２および最終段ダ
イノード１３を順に配設している。
したダイノード１１を７段に積層して構成されており、
各段のダイノード１１には、多数の電子増倍孔をマトリ
クス状に配列・形成している。また、これら積層したダ
イノード１１の下部には、アノード１２および最終段ダ
イノード１３を順に配設している。
【００２２】基台部となるステム１４には、外部の電圧
端子と接続して、収束電極７および各ダイノード１１、
１３などに所定の電圧を与えるピン１５が貫通してお
り、各ピン１５は、テーパー状のハーメチックガラス１
６によってステム１４に対して固定されている。なお、
ステム１４の中央には、終端部が圧着され封止された状
態の金属チップ管１７が下方に向けて突出している。こ
の金属チップ管１７を介して、真空容器１内部へのアル
カリ金属の導入、或いは残存するガスの排気などが行わ
れ、この後、図示したように封止される。また、ハーメ
チックガラス１６は耐電圧、リーク電流を考慮して沿面
をテーパー状とされている。
端子と接続して、収束電極７および各ダイノード１１、
１３などに所定の電圧を与えるピン１５が貫通してお
り、各ピン１５は、テーパー状のハーメチックガラス１
６によってステム１４に対して固定されている。なお、
ステム１４の中央には、終端部が圧着され封止された状
態の金属チップ管１７が下方に向けて突出している。こ
の金属チップ管１７を介して、真空容器１内部へのアル
カリ金属の導入、或いは残存するガスの排気などが行わ
れ、この後、図示したように封止される。また、ハーメ
チックガラス１６は耐電圧、リーク電流を考慮して沿面
をテーパー状とされている。
【００２３】上記の構成によれば、１個の収束電極７お
よび４個の保持用スプリング８を一体成形していること
により、これら５部品が１部品となる。そのため、部品
個数が減少するので、組立時の作業性が向上する。
よび４個の保持用スプリング８を一体成形していること
により、これら５部品が１部品となる。そのため、部品
個数が減少するので、組立時の作業性が向上する。
【００２４】また、４個の保持用スプリング８に対して
それぞれ２箇所を抵抗溶接する必要がなくなるので、合
計８箇所の溶接点が減少する。そのため、高電圧を印加
した場合における電界放電の発生が抑えられるので、雑
音が低減される。従って、信頼性および溶接時の作業性
が向上する。
それぞれ２箇所を抵抗溶接する必要がなくなるので、合
計８箇所の溶接点が減少する。そのため、高電圧を印加
した場合における電界放電の発生が抑えられるので、雑
音が低減される。従って、信頼性および溶接時の作業性
が向上する。
【００２５】図２は、本発明の光電子増倍管に係る第２
実施例の構成を示し、（ａ）は上面図、（ｂ）は断面図
である。この光電子増倍管は、上記の第１実施例とほぼ
同様に構成されている。ただし、収束電極７は、ピッチ
１ｍｍで多数の開口を配設されている電子収束部９と、
この電子収束部９の周辺部に形成されて側管２の内側面
とほぼ等しい曲率を有する先端で当該側管２に良好に接
触している４個の保持用スプリング８と、受光領域の外
部に位置する光電陰極４の周辺部に半円形の先端で接触
している２個の接触端子６とから構成されており、光電
陰極４と同電位に保持されている。なお、２個の接触端
子６は、エッチング加工等で相互に逆向きに形成されて
いる。また、側管２の内側面には、導電性のアルミ膜５
が被着されておらず、接触端子６から直接に光電陰極に
電流が供給されている。
実施例の構成を示し、（ａ）は上面図、（ｂ）は断面図
である。この光電子増倍管は、上記の第１実施例とほぼ
同様に構成されている。ただし、収束電極７は、ピッチ
１ｍｍで多数の開口を配設されている電子収束部９と、
この電子収束部９の周辺部に形成されて側管２の内側面
とほぼ等しい曲率を有する先端で当該側管２に良好に接
触している４個の保持用スプリング８と、受光領域の外
部に位置する光電陰極４の周辺部に半円形の先端で接触
している２個の接触端子６とから構成されており、光電
陰極４と同電位に保持されている。なお、２個の接触端
子６は、エッチング加工等で相互に逆向きに形成されて
いる。また、側管２の内側面には、導電性のアルミ膜５
が被着されておらず、接触端子６から直接に光電陰極に
電流が供給されている。
【００２６】上記の構成によれば、１個の収束電極７、
４個の保持用スプリング８および２個の接触端子６を一
体成形していることにより、これら７部品が１部品とな
る。そのため、部品個数が減少するので、組立時の作業
性が向上する。
４個の保持用スプリング８および２個の接触端子６を一
体成形していることにより、これら７部品が１部品とな
る。そのため、部品個数が減少するので、組立時の作業
性が向上する。
【００２７】また、２個の接触端子６および４個の保持
用スプリング８に対してそれぞれ２箇所を抵抗溶接する
必要がなくなるので、合計１２箇所の溶接点が減少す
る。そのため、高電圧を印加した場合における電界放電
の発生が抑えられるので、雑音が低減される。従って、
信頼性および溶接時の作業性が向上する。
用スプリング８に対してそれぞれ２箇所を抵抗溶接する
必要がなくなるので、合計１２箇所の溶接点が減少す
る。そのため、高電圧を印加した場合における電界放電
の発生が抑えられるので、雑音が低減される。従って、
信頼性および溶接時の作業性が向上する。
【００２８】さらに、接触端子６を直接に光電陰極４に
機械的および電気的に接続していることにより、光電陰
極４の光電面および電子増倍部１０の２次電子放出面は
劣化する要因が減少する。そのため、入射光に対する出
力信号の増倍率が低下しないので、信頼性が向上する。
機械的および電気的に接続していることにより、光電陰
極４の光電面および電子増倍部１０の２次電子放出面は
劣化する要因が減少する。そのため、入射光に対する出
力信号の増倍率が低下しないので、信頼性が向上する。
【００２９】本発明は上記諸実施例に限られるものでは
なく、種々の変形が可能である。
なく、種々の変形が可能である。
【００３０】例えば、上記諸実施例では、電子増倍部と
して積層型ダイノードを用いているが、ＭＣＰ（マイク
ロチャネルプレート）、半導体素子等を用いても同様な
作用効果が得られる。
して積層型ダイノードを用いているが、ＭＣＰ（マイク
ロチャネルプレート）、半導体素子等を用いても同様な
作用効果が得られる。
【００３１】また、上記諸実施例では、ハーメチックガ
ラスをテーパー状にしているが、動作電圧が低い場合に
は、フラット面とすることもでき、ガラスの直径を大き
くすることもできる。
ラスをテーパー状にしているが、動作電圧が低い場合に
は、フラット面とすることもでき、ガラスの直径を大き
くすることもできる。
【００３２】また、上記諸実施例で用いられているアノ
ードを、ステムに貫通して穿設された矩形の取付け孔に
嵌着されたマルチアノードに置き換え、マルチアノード
に縦横に配設されて垂直に装着された多数のアノードピ
ンから出力信号を取り出すことにより、位置検出が可能
となる。
ードを、ステムに貫通して穿設された矩形の取付け孔に
嵌着されたマルチアノードに置き換え、マルチアノード
に縦横に配設されて垂直に装着された多数のアノードピ
ンから出力信号を取り出すことにより、位置検出が可能
となる。
【００３３】また、上記諸実施例では、ステムには複数
のピンがテーパー状のハーメチックガラスを介して垂直
に挿通して貫設され、かつ、矩形に配列されているが、
ステムに貫通して穿設された円板形の取付け孔に大型な
円板形のテーパー状のハーメチックガラスを嵌着し、そ
の底面周縁に複数のピンを直接挿通して貫設することに
より、部品点数を削減してコストダウンを図ることがで
きる。
のピンがテーパー状のハーメチックガラスを介して垂直
に挿通して貫設され、かつ、矩形に配列されているが、
ステムに貫通して穿設された円板形の取付け孔に大型な
円板形のテーパー状のハーメチックガラスを嵌着し、そ
の底面周縁に複数のピンを直接挿通して貫設することに
より、部品点数を削減してコストダウンを図ることがで
きる。
【００３４】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、収束電極および保持用スプリング、さらに接触端
子を一体成形していることにより、部品個数が減少す
る。そのため、これらの溶接時に要する溶接点数が減少
するので、高電圧を印加した場合に溶接点における電界
放電の発生が抑えられ、雑音が低減される。従って、信
頼性および製造時の作業性が向上する。
れば、収束電極および保持用スプリング、さらに接触端
子を一体成形していることにより、部品個数が減少す
る。そのため、これらの溶接時に要する溶接点数が減少
するので、高電圧を印加した場合に溶接点における電界
放電の発生が抑えられ、雑音が低減される。従って、信
頼性および製造時の作業性が向上する。
【００３５】また、接触端子を直接に光電陰極に電気的
および機械的に接続していることにより、真空管の内側
面に蒸着されるアルミ膜が不要になる。そのため、光電
陰極の光電面および電子増倍部の２次電子放出面を劣化
する要因が減少するので、入射光に対する出力信号の増
倍率が低下しない。従って、信頼性が向上する。
および機械的に接続していることにより、真空管の内側
面に蒸着されるアルミ膜が不要になる。そのため、光電
陰極の光電面および電子増倍部の２次電子放出面を劣化
する要因が減少するので、入射光に対する出力信号の増
倍率が低下しない。従って、信頼性が向上する。
【図１】本発明の光電子増倍管に係る第１実施例の構成
を示し、（ａ）は上面図、（ｂ）は断面図である。
を示し、（ａ）は上面図、（ｂ）は断面図である。
【図２】本発明の光電子増倍管に係る第２実施例の構成
を示し、（ａ）は上面図、（ｂ）は断面図である。
を示し、（ａ）は上面図、（ｂ）は断面図である。
【図３】従来の光電子増倍管の構成を示し、（ａ）は断
面図、（ｂ）は要部断面図である。
面図、（ｂ）は要部断面図である。
１…真空容器、２…金属側管、３…受光面板、４…光電
陰極、５…アルミ膜、６…接触端子、７…収束電極、８
…保持用スプリング、９…電子収束部、１０…電子増倍
部、１１…ダイノード、１２…アノード、１３…最終段
ダイノード、１４…ステム、１５…ピン、１６…ハーメ
チックガラス、１７…金属チップ管、１８…端子保持
台、１９…セラミック基板、２０…Ｂｏｘ＆Ｇｒｉｄ型
ダイノード、２１…シールド板。
陰極、５…アルミ膜、６…接触端子、７…収束電極、８
…保持用スプリング、９…電子収束部、１０…電子増倍
部、１１…ダイノード、１２…アノード、１３…最終段
ダイノード、１４…ステム、１５…ピン、１６…ハーメ
チックガラス、１７…金属チップ管、１８…端子保持
台、１９…セラミック基板、２０…Ｂｏｘ＆Ｇｒｉｄ型
ダイノード、２１…シールド板。
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フロントページの続き
(72)発明者 黒柳 富彦
静岡県浜松市市野町1126番地の１ 浜松
ホトニクス株式会社内
(56)参考文献 特開 昭60−254548（ＪＰ，Ａ)
実開 昭58−130344（ＪＰ，Ｕ)
実開 昭49−70850（ＪＰ，Ｕ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01J 43/00 - 43/30
H01J 40/04
Claims (2)
- 【請求項１】 真空管の受光面板の内面に被着された光
電陰極から放出された光電子を収束して電子増倍部に入
射する収束電極と、前記真空管の側管内面に対して前記
電子増倍部を支持すると共に、前記収束電極と一体成形
されている保持用スプリングと、前記光電陰極に電流を
供給すると共に、前記収束電極と一体成形されている接
触端子とを備えることを特徴とする光電子増倍管。 - 【請求項２】 前記接触端子は、前記光電陰極に直接に
接続されていることを特徴とする請求項１記載の光電子
増倍管。
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| EP94303105A EP0622825B1 (en) | 1993-04-28 | 1994-04-28 | Photomultiplier |
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| US9524855B2 (en) * | 2014-12-11 | 2016-12-20 | Thermo Finnigan Llc | Cascaded-signal-intensifier-based ion imaging detector for mass spectrometer |
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- 1993-04-28 JP JP10291093A patent/JP3401044B2/ja not_active Expired - Fee Related
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- 1994-04-28 EP EP94303105A patent/EP0622825B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1994-04-28 DE DE69404540T patent/DE69404540T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1994-04-28 US US08/234,020 patent/US5532551A/en not_active Expired - Lifetime
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