JPS61179030A - 電子ビ−ムのガイド装置 - Google Patents
電子ビ−ムのガイド装置Info
- Publication number
- JPS61179030A JPS61179030A JP60218182A JP21818285A JPS61179030A JP S61179030 A JPS61179030 A JP S61179030A JP 60218182 A JP60218182 A JP 60218182A JP 21818285 A JP21818285 A JP 21818285A JP S61179030 A JPS61179030 A JP S61179030A
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- JP
- Japan
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- electron beam
- beam guide
- aperture
- guide
- width
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J25/00—Transit-time tubes, e.g. klystrons, travelling-wave tubes, magnetrons
- H01J25/02—Tubes with electron stream modulated in velocity or density in a modulator zone and thereafter giving up energy in an inducing zone, the zones being associated with one or more resonators
- H01J25/025—Tubes with electron stream modulated in velocity or density in a modulator zone and thereafter giving up energy in an inducing zone, the zones being associated with one or more resonators with an electron stream following a helical path
Landscapes
- Microwave Tubes (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、ジャイロトロン（Ｇｙｒｏｔｒｏｎ ）の原
理に従って作動するマイクロ波源用の電子ビームのガイ
ド装置に関する。その場合この装置は、導電材料から成
るビームガイドを有し、該ビームガイドは外套面の形で
伝搬方向に沿って電子ビームを取巻き、また不所望の電
磁波モードを減衰させる手段がビームガイド内に設けら
れている。このような装置は、例えば、ジエイ・ディー
・シルバスタイン（Ｊ、Ｄ、 ５ｉｌｖｅｒｓｔｅｉｎ
）等によるアイエヌテイー・ジエイ・エレクトロニクス
（工ｎｔ、 、丁、 Ｆ２１ｅｃｔｒｏｎｉｃｓ ）
１９８２年第５３巻第６号第５３９〜５４６頁記載の記
事により公知である。
理に従って作動するマイクロ波源用の電子ビームのガイ
ド装置に関する。その場合この装置は、導電材料から成
るビームガイドを有し、該ビームガイドは外套面の形で
伝搬方向に沿って電子ビームを取巻き、また不所望の電
磁波モードを減衰させる手段がビームガイド内に設けら
れている。このような装置は、例えば、ジエイ・ディー
・シルバスタイン（Ｊ、Ｄ、 ５ｉｌｖｅｒｓｔｅｉｎ
）等によるアイエヌテイー・ジエイ・エレクトロニクス
（工ｎｔ、 、丁、 Ｆ２１ｅｃｔｒｏｎｉｃｓ ）
１９８２年第５３巻第６号第５３９〜５４６頁記載の記
事により公知である。
従来技術
ヤ
上記文献に記載されたようなジャイロトロンでは、電子
銃から放射された電子ビームが、ビーム軸と平行な強い
磁界を通って進行する。この時電子は、磁気誘導に依存
する周波数で、ビーム軸のまわりを螺旋状に旋回しなが
ら進む。
銃から放射された電子ビームが、ビーム軸と平行な強い
磁界を通って進行する。この時電子は、磁気誘導に依存
する周波数で、ビーム軸のまわりを螺旋状に旋回しなが
ら進む。
ビーム軸のまわりを旋回する電子が適切な寸法のマイク
ロ波共振器を横切ると、共振器の中に電磁振動が励振さ
れ、この電磁振動は共振器から出力結合される。
ロ波共振器を横切ると、共振器の中に電磁振動が励振さ
れ、この電磁振動は共振器から出力結合される。
電子ビームを電子銃からマイクロ波共振器（ジャイロト
ロンでは空胴共振器として構成されている）まで導くた
めに、ビームガイド（ビームダクト）が用いられる。こ
のビームガイドは導電性の円筒状外套面としてビームを
取巻き、空間電荷効果を制限することにより電子ビーム
を妨害することなく伝搬させる。
ロンでは空胴共振器として構成されている）まで導くた
めに、ビームガイド（ビームダクト）が用いられる。こ
のビームガイドは導電性の円筒状外套面としてビームを
取巻き、空間電荷効果を制限することにより電子ビーム
を妨害することなく伝搬させる。
しかし、半径方向に閉鎖された公知ビームガイドの外套
面は導波体である。高周波 （１０００Ｈ２のオーダ）、高出力（１００ｋＷのオー
ダ）の状態では、電子ビームの半径が、動作周波数にお
ける円形導波体モードのカットオフ波長より大きくなる
。従って、減衰のだめの適切な措置を構じないと、不所
望の電磁波モードが励振されるおそれがある。
面は導波体である。高周波 （１０００Ｈ２のオーダ）、高出力（１００ｋＷのオー
ダ）の状態では、電子ビームの半径が、動作周波数にお
ける円形導波体モードのカットオフ波長より大きくなる
。従って、減衰のだめの適切な措置を構じないと、不所
望の電磁波モードが励振されるおそれがある。
このような減衰措置は公知である。それによると、ビー
ムガイド内に、環状の板から成る積層体がビーム軸に沿
って設けられる。この積層体は、吸収性のセラミック（
例えばＳｉＣをベースとしている）と良導電性の銅とを
交互に重ねて構成されている（例えば上記文献の第５図
参照）。
ムガイド内に、環状の板から成る積層体がビーム軸に沿
って設けられる。この積層体は、吸収性のセラミック（
例えばＳｉＣをベースとしている）と良導電性の銅とを
交互に重ねて構成されている（例えば上記文献の第５図
参照）。
発明の解決すべき問題点
しかし、このような積層体のマイクロ波フイータを有す
るビー・（儀〈は構造が複雑であり、製造コストもかな
り高くなる。
るビー・（儀〈は構造が複雑であり、製造コストもかな
り高くなる。
本発明の課題は、不所望の電磁波モードを簡単に減衰で
きるビームガイドを提供することである。
きるビームガイドを提供することである。
問題点を解決するための手段
本発明によれば、この課題は次のようにして解決される
。すなわち、減衰手段を外套面に設けられた多数の減衰
開口から構成し、該減衰開口の開口幅を、減衰すべき波
長モードの波長とほぼ同じかそれよりも大きくするので
ある。
。すなわち、減衰手段を外套面に設けられた多数の減衰
開口から構成し、該減衰開口の開口幅を、減衰すべき波
長モードの波長とほぼ同じかそれよりも大きくするので
ある。
本発明の基本的な技術思想は次の点にある。
すなわち、不所望のモードを減衰させるために、このモ
ーｒを通過させるのに十分な大きさの開口幅を有する減
衰開口を一一・ガイド５面に（設げ、それによって不所
望のモードを相応に減衰させるのである。
ーｒを通過させるのに十分な大きさの開口幅を有する減
衰開口を一一・ガイド５面に（設げ、それによって不所
望のモードを相応に減衰させるのである。
本発明の有利な実施例によれば、ビームダクトの面の材
料として、良導電性の金属線材から成り適切な網目幅を
有する金網を使用する。
料として、良導電性の金属線材から成り適切な網目幅を
有する金網を使用する。
実施例
次に図面を参照しながら実施例について本発明の詳細な
説明する。
説明する。
第１図は、高出力のマイクロ波を発生する公知のジャイ
ロトロンを示している。このジャイロトロンは、電子銃
１、ビームガイｖ５、空胴共振器６および出力導波体７
を有している。
ロトロンを示している。このジャイロトロンは、電子銃
１、ビームガイｖ５、空胴共振器６および出力導波体７
を有している。
上述の部分は、図示してない真空室に収容され、同じく
図示されていないソレノイドコイルに取巻かれている。
図示されていないソレノイドコイルに取巻かれている。
ソレノイドコイルは、ジャイロトロン効果に不可欠の強
い磁界を発生する。
い磁界を発生する。
電子銃１は電子ビーム２を放射する。電子ビーム２の直
径は、１２０ ＧＨｚジャイロトロンの場合で４朋に抑
えられる。これは、ビームエネルギーを電磁波エネルギ
ーに変換する時の効率を高くするためである。
径は、１２０ ＧＨｚジャイロトロンの場合で４朋に抑
えられる。これは、ビームエネルギーを電磁波エネルギ
ーに変換する時の効率を高くするためである。
直径が小さいので、電子ビーム内部の空間電荷密度は高
い。そのため、電流制限、ビーム電位低下などの空間電
荷効果が生じる。これはビーム内でのエネルギー輸送を
制限する。
い。そのため、電流制限、ビーム電位低下などの空間電
荷効果が生じる。これはビーム内でのエネルギー輸送を
制限する。
電子ビーム２を電子銃１がら空厩共振器６（ここではビ
ームと電磁界との相互作用が生じる）まで妨害を受けず
に伝搬させるために、両者の間にビームガイド５が配置
されている。ビームガイドの内側には、金属環３とセラ
ミック環４から成る積層体が配置されている。
ームと電磁界との相互作用が生じる）まで妨害を受けず
に伝搬させるために、両者の間にビームガイド５が配置
されている。ビームガイドの内側には、金属環３とセラ
ミック環４から成る積層体が配置されている。
このような積層体が設けられているのは、不所望のモー
ｒの電磁波を減衰させるためである。
ｒの電磁波を減衰させるためである。
不所望のモードの電磁波は、導波体として働くビームガ
イド５の閉じた外套面で電子ビーム２によって励振され
る。不所望のモードが減衰するので、所望の電磁波だけ
が空胴共振器６で励振され、出力導波体７を介して出力
結合される。
イド５の閉じた外套面で電子ビーム２によって励振され
る。不所望のモードが減衰するので、所望の電磁波だけ
が空胴共振器６で励振され、出力導波体７を介して出力
結合される。
本発明によれば、次のようにして、ビームガイド５にお
けるモード減衰が極めて簡単に実現される：すなわち、
金属環３とセラミック環４との積層体の代わりに、多数
の減衰開口をビームガイド５に設けるのである。減衰開
口を用し・れば電磁界が外に出るのでビームがイｒの固
有Ｑを臨界値以下に下げることができる。
けるモード減衰が極めて簡単に実現される：すなわち、
金属環３とセラミック環４との積層体の代わりに、多数
の減衰開口をビームガイド５に設けるのである。減衰開
口を用し・れば電磁界が外に出るのでビームがイｒの固
有Ｑを臨界値以下に下げることができる。
第２図は、その外套面に多数の減衰開口が設けられたビ
ームガイドの実施例を斜視図として示している。この実
施例においてビームガイド５の円筒状の外套面は、電子
ビーム２を取巻く金網から成っている。この金網の網目
が減衰開口の役割を果す。網目の開口幅ａは、減衰すべ
き電磁波のモーｒの波長と等しいか、それよりも大きい
値に選定される（ａ≧波減衰べき電磁波モードの波長）
。一方、円筒状のビームガイドにおいては、開口の幅ａ
を筒面の半径と電子ビーム半径との差の半分以下とする
、つまりａ≦（外套面の半径−電子ビーム半径）／２と
すれば有利である。そうすれば、ビームガイド５のガイ
Ｖ特性が著しく良くなるからである。
ームガイドの実施例を斜視図として示している。この実
施例においてビームガイド５の円筒状の外套面は、電子
ビーム２を取巻く金網から成っている。この金網の網目
が減衰開口の役割を果す。網目の開口幅ａは、減衰すべ
き電磁波のモーｒの波長と等しいか、それよりも大きい
値に選定される（ａ≧波減衰べき電磁波モードの波長）
。一方、円筒状のビームガイドにおいては、開口の幅ａ
を筒面の半径と電子ビーム半径との差の半分以下とする
、つまりａ≦（外套面の半径−電子ビーム半径）／２と
すれば有利である。そうすれば、ビームガイド５のガイ
Ｖ特性が著しく良くなるからである。
ここで述べた開口幅ａに関する２つの条件は、ｉ Ｑ
Ｑ ＧＨ２以上の高周波において簡単に充たされる。
Ｑ ＧＨ２以上の高周波において簡単に充たされる。
第２図に示すビームガイド５の金網は、有利には、銅、
銀またはそれに類似の良導電性材料から成る。円筒状の
外套面の半径は２〜８龍であり、典型例では５Ｈ１！Ｌ
である。この場合、電子ビームの半径はほぼ２ ｍｘで
あることが前提とされる。
銀またはそれに類似の良導電性材料から成る。円筒状の
外套面の半径は２〜８龍であり、典型例では５Ｈ１！Ｌ
である。この場合、電子ビームの半径はほぼ２ ｍｘで
あることが前提とされる。
正確な円筒半径は、電子ビームの最大可能電位降下によ
って定められる。この円筒半径が定まれば、上述の条件
式によって開口幅ａが求められる。
って定められる。この円筒半径が定まれば、上述の条件
式によって開口幅ａが求められる。
前記文献に記載されたジャイロトロンはセンチメートル
波の領域に適している。一方、ミリメートル波領域で用
いられる装置として、準光学式ジャイロトロンおよび準
光学式ジャイロクライストロンが公知である（ニー・ボ
ンデソン（Ａ−Ｂｏｎｄｅｓｏｎ ）等によるアイエヌ
テイー・ジエイ・エレクトロニクス（工ｎｔ、Ｊ。
波の領域に適している。一方、ミリメートル波領域で用
いられる装置として、準光学式ジャイロトロンおよび準
光学式ジャイロクライストロンが公知である（ニー・ボ
ンデソン（Ａ−Ｂｏｎｄｅｓｏｎ ）等によるアイエヌ
テイー・ジエイ・エレクトロニクス（工ｎｔ、Ｊ。
Ｋｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ ）、１９８２年第５６巻第６
号第５４７頁以下の記載参照）。
号第５４７頁以下の記載参照）。
第６図には、その１例として準光学式ジャイロトロンを
示している。このジャイロトロンでは、電子銃１から放
射された電子ビームが、交番電磁界との相互作用のため
に、対置された凹面共振鏡８，９から成る準光学式開放
共振器から成る）に、減衰開口として貫通孔が設けられ
る。この場合に、外套面の開放共振器１０の領域如、共
振波を妨害せずに通過させるための付加的な通過開口１
１．１２を設ける必要がある。
示している。このジャイロトロンでは、電子銃１から放
射された電子ビームが、交番電磁界との相互作用のため
に、対置された凹面共振鏡８，９から成る準光学式開放
共振器から成る）に、減衰開口として貫通孔が設けられ
る。この場合に、外套面の開放共振器１０の領域如、共
振波を妨害せずに通過させるための付加的な通過開口１
１．１２を設ける必要がある。
第３図に示す準光学式ジャイロトロンのビームガイド５
の外套面も、金網から構成することができる。この場合
の実施例を第４図に斜視図として示す。第４図のビーム
ガイドは、電子ビーム２の軸と垂直な方向に見て矩形の
断面を有している。この矩形断面の幅りは一定で例えば
１０朋である。また高さは中央部で例えば８０ｍｍの最
大値をとり、両側に向って直線的に減少している。
の外套面も、金網から構成することができる。この場合
の実施例を第４図に斜視図として示す。第４図のビーム
ガイドは、電子ビーム２の軸と垂直な方向に見て矩形の
断面を有している。この矩形断面の幅りは一定で例えば
１０朋である。また高さは中央部で例えば８０ｍｍの最
大値をとり、両側に向って直線的に減少している。
外套面の金網は、有利にはフレーム１４によって保持さ
れる。フレーム１４は、ビームガイド５に必要な強度を
与えると共に、開放共振器１０の共振波を通過させるた
めの通過開口１１゜１２の大きさを画定する。
れる。フレーム１４は、ビームガイド５に必要な強度を
与えると共に、開放共振器１０の共振波を通過させるた
めの通過開口１１゜１２の大きさを画定する。
この場合も、金網の網目が減衰開口１３を形成する。開
口の幅ａは既述の条件式から求められる。
口の幅ａは既述の条件式から求められる。
準光学式ジャイロクライストロン用のビームガイ−の実
施例は、２つの準光学式開放共振器のための通過開口が
設けられるという点で、上述の準光学式ジャイロトロン
用の実施例と相違している。
施例は、２つの準光学式開放共振器のための通過開口が
設けられるという点で、上述の準光学式ジャイロトロン
用の実施例と相違している。
発明の効果
本発明によって、ジャイロトロン用の不所望モード減衰
ビームガイドが得られる。このビームガイドの構造は極
めて簡単かつ頑丈であり、しかも僅かな費用で構成する
ことができる。
ビームガイドが得られる。このビームガイドの構造は極
めて簡単かつ頑丈であり、しかも僅かな費用で構成する
ことができる。
第１図は公知の減衰用ビームガイ−を有するジャイロト
ロンの断面図、第２図は第１図のジャイロトロン用の本
発明によるビームガイドの実施例を示す斜視図、第６図
は本発明によるビームガイ−を有する準光学式ジャイロ
トロンの原理を示す断面略図、第４図は第６図の準光学
式ジャイロトロン用の本発明によるビームガイドの実施
例を示す斜視図である。 １・・・電子銃、２・・・電子ビーム、３・・・金属環
、４・・・セラミック環、５・・・ビームガイド、６・
・・空胴共振器、７・・・出力導波体、８，９・・・共
振鏡、１０・・・開放共振器、１１．１２・・・通過開
口、１３・・・減衰開口、１４・・・フレーム。
ロンの断面図、第２図は第１図のジャイロトロン用の本
発明によるビームガイドの実施例を示す斜視図、第６図
は本発明によるビームガイ−を有する準光学式ジャイロ
トロンの原理を示す断面略図、第４図は第６図の準光学
式ジャイロトロン用の本発明によるビームガイドの実施
例を示す斜視図である。 １・・・電子銃、２・・・電子ビーム、３・・・金属環
、４・・・セラミック環、５・・・ビームガイド、６・
・・空胴共振器、７・・・出力導波体、８，９・・・共
振鏡、１０・・・開放共振器、１１．１２・・・通過開
口、１３・・・減衰開口、１４・・・フレーム。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、導電材料から成るビームガイドを有し、該ビームガ
イドは外套面の形で伝搬方向に沿って電子ビームを取巻
き、また不所望の電磁波モードを減衰させる手段がビー
ムガイド内に設けられている、ジャイロトロンの原理に
従って作動するマイクロ波源における電子銃からマイク
ロ波共振器に電子ビームを導くガイド装置において、 減衰手段が外套面に設けられた多数の減衰 開口（１３）から成り、該減衰開口（１３）の開口幅（
ａ）が、減衰すべき電磁波モードの波長と等しいかそれ
よりも大きい、ことを特徴とする電子ビームのガイド装
置。 ２、ビームガイド（５）が円筒状の外套面として構成さ
れ、減衰開口（１３）の開口幅（ａ）が、外套面半径と
電子ビーム（２）半径との差の半分と等しいかそれより
も小さい、特許請求の範囲第１項記載の電子ビームのガ
イド装置。 ３、円筒状の外套面の半径が２ｍｍ〜８ｍｍである特許
請求の範囲第２項記載の電子ビームのガイド装置。 ４、外套面が、電子ビーム（２）の伝搬方向と垂直な方
向に見て矩形の断面を有し、該矩形断面の幅（ｈ）は一
定で高さは場所によって異なり、また外套面の開放共振
器（１０）の領域に、共振波を支障なく通過させるため
の通過開口（１１、１２）が設けられている、特許請求
の範囲第１項記載の準光学式開放共振器（１０）を有す
るマイクロ波源のための電子ビームのガイド装置。 ５、ビームガイドの外套面が実質的に金網から成り、金
網の網目幅が減衰開口の開口幅（ａ）に等しい特許請求
の範囲第１項から第４項のいずれか１項記載の電子ビー
ムのガイド装置。 ６、ビームガイドの外套面が、実質的に、多数の貫通孔
の設けられた薄板から成り、貫通孔の直径が減衰開口の
開口幅（ａ）に等しい特許請求の範囲第１項から第４項
のいずれか１項記載の電子ビームのガイド装置。 ７、ビームガイドが実質的に銅から成っている特許請求
の範囲第５項または第６項記載の電子ビームのガイド装
置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CH4727/84A CH664044A5 (de) | 1984-10-02 | 1984-10-02 | Vorrichtung zur fuehrung eines elektronenstrahls. |
| CH4727/84.2 | 1984-10-02 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61179030A true JPS61179030A (ja) | 1986-08-11 |
Family
ID=4281448
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60218182A Pending JPS61179030A (ja) | 1984-10-02 | 1985-10-02 | 電子ビ−ムのガイド装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4705988A (ja) |
| EP (1) | EP0177668B1 (ja) |
| JP (1) | JPS61179030A (ja) |
| CH (1) | CH664044A5 (ja) |
| DE (1) | DE3563803D1 (ja) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4876687A (en) * | 1987-05-05 | 1989-10-24 | Varian Associates, Inc. | Short-period electron beam wiggler |
| DE59006432D1 (de) * | 1990-01-15 | 1994-08-18 | Asea Brown Boveri | Quasi-optische Komponente für Mikrowellenstrahlung. |
| US5572092A (en) * | 1993-06-01 | 1996-11-05 | Communications And Power Industries, Inc. | High frequency vacuum tube with closely spaced cathode and non-emissive grid |
| JPH08102263A (ja) * | 1994-08-05 | 1996-04-16 | Japan Atom Energy Res Inst | ジャイロトロン装置 |
| US5962995A (en) * | 1997-01-02 | 1999-10-05 | Applied Advanced Technologies, Inc. | Electron beam accelerator |
| US6407492B1 (en) | 1997-01-02 | 2002-06-18 | Advanced Electron Beams, Inc. | Electron beam accelerator |
| US6545398B1 (en) | 1998-12-10 | 2003-04-08 | Advanced Electron Beams, Inc. | Electron accelerator having a wide electron beam that extends further out and is wider than the outer periphery of the device |
| US7145297B2 (en) | 2004-11-04 | 2006-12-05 | Communications & Power Industries, Inc. | L-band inductive output tube |
| DE102009032759B4 (de) * | 2009-07-11 | 2011-12-15 | Karlsruher Institut für Technologie | Vorrichtung zur Vermeidung von parasitären Schwingungen in Elektronenstrahlröhren |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US4398121A (en) * | 1981-02-05 | 1983-08-09 | Varian Associates, Inc. | Mode suppression means for gyrotron cavities |
| US4387467A (en) * | 1981-07-27 | 1983-06-07 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force | Satellite test chamber with electromagnetic reflection and resonance damping for simulating system generated electromagnetic pulses |
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| US4494039A (en) * | 1982-10-19 | 1985-01-15 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Gyrotron traveling-wave device including quarter wavelength anti-reflective dielectric layer to enhance microwave absorption |
| US4531103A (en) * | 1982-12-10 | 1985-07-23 | Varian Associates, Inc. | Multidiameter cavity for reduced mode competition in gyrotron oscillator |
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-
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-
1985
- 1985-05-02 DE DE8585105321T patent/DE3563803D1/de not_active Expired
- 1985-05-02 EP EP85105321A patent/EP0177668B1/de not_active Expired
- 1985-09-09 US US06/773,665 patent/US4705988A/en not_active Expired - Lifetime
- 1985-10-02 JP JP60218182A patent/JPS61179030A/ja active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US4705988A (en) | 1987-11-10 |
| CH664044A5 (de) | 1988-01-29 |
| DE3563803D1 (en) | 1988-08-18 |
| EP0177668B1 (de) | 1988-07-13 |
| EP0177668A1 (de) | 1986-04-16 |
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