T 0951/90 26-05-1992

I. Die europäische Patentanmeldung 86 904 827.2 mit der internationalen Veröffentlichungsnummer W 087/01 503 ist auf der Grundlage der veröffentlichten Anmeldungsunterlagen von der Prüfungsabteilung unter Hinweis auf Artikel 83 EPÜ zurückgewiesen worden.

II. Die Prüfungsabteilung vertrat die Auffassung, daß die in den Anmeldungsunterlagen beschriebene Erfindung in der Beschreibung nicht so deutlich und vollständig offenbart sei, daß sie ein Fachmann ausführen könne. Insbesondere mangele es an konkreten und bezifferten Angaben über die Möglichkeit und die Durchführbarkeit des Übertreffens der kritischen mittleren elektromagnetischen Energiedichte (ucrit) und über den Phasenübergang der Bose-Einstein- Kondensation und folglich über die Art, wie das Kondensat gemacht und aufrechterhalten wird. Selbst ein Spezialist auf dem Gebiet der Laserphysik könne ein rein theoretisches Modell nicht nacharbeiten, wenn in bezug auf die zu verwendenden technischen Maßnahmen, insbesondere in bezug auf die zu verwendenden Laser und Kavitäten, nur allgemeine, und in bezug auf den expliziten Zahlenwert der Energiedichte, der für den Einsatz der Phasenumwandlung zu überschreiten ist, überhaupt keine Angaben gemacht werden. Trotz expliziter Aufforderung sei der Anmelder nicht in der Lage gewesen, entsprechende Daten oder Experimente anzugeben. Im einzelnen nannte die Prüfungsabteilung in ihrer Begründung insgesamt 15 in der Beschreibung offenbarte Wirkungsangaben, die ihrer Meinung nach ohne Angabe des expliziten technischen Mittels allein aufgrund des fachmännischen Wissens nicht realisierbar wären.

III. Gegen diese Entscheidung hat der Anmelder Beschwerde eingelegt. Zur Stützung seiner Auffassung, daß die Erfindung mit zum Stande der Technik gehörenden technischen Mitteln nacharbeitbar sei, nannte der Beschwerdeführer die nachstehenden Dokumente:

D1: "Electromagnetic Theory" by J.A. Stratton, McGraw- Hill Book Company, 1941, S. 558/563;

D2: "High Q sapphire loaded superconducting ..." by D.G. Blair & S.K. Jones, 1985, S. 142-145;

D3: "A general theory of Bose-Einstein condensation" by M. van den Berg and J.T. Lewis, Helvetica Physica Acta, Vol. 59 (1986), S. 1271-1288;

D4: "Enzyklopädie Naturwissenschaft und Technik", 1981, München, Verlag Moderne Industrie, S. 5081-5083;

D5: "Taschenbuch Elektrotechnik", Bd. 3, 1967, Berlin, VEB Verlag Technik Berlin, S. 430-433;

D6: "An Introduction to Lasers and Masers" by A.E. Siegman, McGraw-Hill Book Company, New York, 1971, Abschnitt 1.6;

D7: "Laser - Grundlagen, Eigenschaften und Anwendungen in Wissenschaft und Technik", Umschau-Verlag, Frankfurt a.M., 1970, S. 32-35; und

D8: "Enzyklopädie Naturwissenschaft und Technik", 1980, München, Verlag Moderne Industrie, S. 2518-2521.

IV. Es wurde mündlich verhandelt. Am Ende der mündlichen Verhandlung beantragte der Beschwerdeführer, die Zurückweisungsentscheidung aufzuheben und ein Patent mit den bekanntgemachten Unterlagen gemäß W 087/01 503 zu erteilen.

Hilfsweise beantragte er die Erteilung eines Patents mit den vorgenannten Unterlagen, wobei in den Ansprüchen 1, 5 sowie auf der Beschreibungsseite 6 die Definition der in die Berechnungsformel für die kritische Energiedichte ucrit eingehenden Temperatur T von

"T (in Kelvin) diejenige Temperatur, die für ein durch die mittlere Photonenzahldichte im Hohlraum und die mittlere elektromagnetische Energiedichte im Hohlraum gegebenes thermodynamisches Gleichgewicht berechnet wird,"

abzuändern ist in:

"T (in Kelvin) diejenige Temperatur, die aus der mittleren Photonenzahldichte im Hohlraum und der mittleren elektromagnetischen Energiedichte im Hohlraum für ein gegebenes thermodynamisches Gleichgewicht berechnet wird,".

V. Der Beschwerdeführer stützte seine Anträge im wesentlichen auf folgende Argumente:

a) Das technische Ziel der Erfindung sei es, elektromagnetische Strahlung beliebiger spektraler Verteilung in elektromagnetische Strahlung mit der Frequenz des elektromagnetischen Grundzustandes eines Hohlraumes umzuwandeln, die am unteren Ende des Planck-verteilten Frequenzspektrums der Wärmestrahlung liegt. Bekannterweise geben die geometrischen Abmessungen eines Hohlraums die Frequenz seines elektromagnetischen Grundzustandes (d. h. seiner Resonanzmoden) vor; vgl. Dokument D5, Seite 431, Formel (2.191).

b) Um dieses Ziel zu erreichen, seien nur drei technische Maßnahmen unabdingbar erforderlich: Erstens sei die umzuwandelnde Strahlung in einen Hohlraum einzuleiten. Zweitens müsse die umzuwandelnde Strahlung mit einer solchen Leistung in den Hohlraum eingestrahlt werden, daß während einer zwangsläufigen Wechselwirkung mit den Hohlraumwänden (Streuung, Reflexion, Absorption, thermische Reemission) ihre Energiedichte im Hohlraum stets größer bleibt als die Energiedichte des im Hohlraum jeweils vorhandenen Strahlungsanteils, der sich im thermodynamischen Gleichgewicht mit den Hohlraumwänden befindet, ein Planck-verteiltes Frequenzspektrum der jeweiligen Hohlraumtemperatur aufweist und gemäß der in den Anmeldungsunterlagen offenbarten Formel für die sogenannte "kritische mittlere Energiedichte ucrit berechenbar ist. Die in den Anmeldungsunterlagen offenbarte theoretische Definition der in diese Formel eingehenden Temperatur T über die Energie- und Photonendichte entspräche der experimentellen Temperatur, die der Hohlraum als schwarzer Strahler im thermischen Gleichgewicht mit dem Planck-verteilten Strahlungsanteil im Hohlrauminneren annimmt. Dies könne der Fachmann u. a. auch dem in der Beschreibung Seite 3, Zeilen 19, 20 und von der Prüfungsabteilung in ihrer Mitteilung vom 18. November 1988 zitierten Buch von L.D. Landau und E.M. Lifschitz: "Physique Statistique", Edition Mir, Moskau 1967, Seiten 198 bis 209, sowie direkt dem Beschreibungstext S. 8, Zeilen 19-25, entnehmen. Drittens sei -insbesondere bei monochromatischer Einstrahlung und annäherend ideal reflektierenden Wänden - durch einen reemittierenden Absorber der in die Kavität eintretenden Strahlung sicherzustellen, daß im Hohlrauminneren stets ein Strahlungsanteil mit einem Planck-verteilten Frequenzspektrum vorhanden sei.

c) Die Wirkungsweise der Erfindung sei folgendermaßen zu verstehen:

Die im Hohlrauminneren vorhandene Exzeßenergie u- ucrit wandele sich spontan in elektromagnetische Schwingungsenergie mit der Grundfrequenz des Hohlraums um, d. h. als Folge der Bose-Einstein- Kondensation in den niedrigst möglichen apparativ vorgegebenen Energiezustand des Gesamtsystems, wobei im Rahmen einer ausgeglichenen Energiebilanz höherfrequente Photonen in eine entsprechende Anzahl niederfrequenter Photonen mit der Hohlraum- Grundfrequenz umgewandelt werden. Die energetisch zu überschreitende "mittlere kritische Energiedichte ucrit" sei also nicht als ein invarianter absoluter Schwellenwert zu verstehen, oberhalb dessen der Effekt der Bose-Einstein-Kondensation erst auftritt, sondern als ein über die Temperatur der Innenwand des Hohlraumresonators apparativ beliebig vorgebbarer Verfahrensparameter.

d) Bei einer Temperatur der Kavität von T=300°K ergebe sich beispielsweise eine mittlere kritische Energiedichte von nur 6.12 . 10-9Im-3; d. h. bei einer experimentell realisierbaren Reflektivität der Resonatorwand von 99.90 % und einer Resonatoroberfläche von 100 cm2 müßte die Leistung der in die Kavität eintretenden Strahlung nur ca. 5 mW übersteigen. Sowohl mit Hilfe handelsüblicher Klystrons oder Laser ließen sich um mehr als 5 Zehnerpotenzen höhere Eingangsleistungen erzeugen, die ohne weiteres in der Lage sind, Verluste überzukompensieren, bis sich ein überkritisches Fließgleichgewicht einstellt. Die Erfindung ließe sich also ohne weiteres mit kommerziell erhältlichen apparativen Mitteln nacharbeiten.

e) Aus den vorstehenden Gründen reiche es für die Nacharbeitung der Erfindung aus, zur Erzeugung überkritischer Energiedichten ohne besondere Spezifizierung auf allgemein bekannte und handelsübliche Laser und Maser zu verweisen, so wie dies in der ursprünglichen Beschreibung auf Seite 8, Zeilen 5 und 6, geschehen ist und als Beispiel für einen experimentell geeigneten Hohlraum allgemein bekannte Kavitäten zu offenbaren, wie es aus Seite 4, Abschnitt 3, der Beschreibung hervorgeht. Die dort genannten Kavitäten mit Abmessungen im Meter- bis Millimeter-Bereich wiesen in ihrer handelsüblichen Ausführung normalerweise eine goldbedampfte Oberfläche als Korosionsschutz auf. Die Dokumente D1 bis D8 sowie die im europäischen Recherchenbericht genannte Druckschrift US-A-4 161 436 würden das relevante allgemeine Fachwissen auf dem Gebiet der Maser und Laser bzw. der Kavitäten nachweisen, wie es dem Fachmann zur Nacharbeitung der Erfindung am Prioritätstag zur Verfügung stand.

f) Überdies sei die Bose-Einstein-Kondensation überkritischer Photonen in den niedrigst möglichen Energiezustand auch experimentell bestätigt worden, wie das Dokument:

D9: Meßkurvenblatt vom 29. April 1988, überreicht in der mündlichen Verhandlung vom 26. Mai 1992

zeigen würde. Das Experiment sei von Herrn Andries Wieck, derzeit tätig am Max-Planck-Institut für Festkörperphysik, Stuttgart, am 29. April 1988 in Labors der Fa. Rofin-Sinal, Hamburg, durchgeführt worden. Hierbei wäre die 10µ-Strahlung ( 1014 Hz) eines CO2-Lasers intermittierend mit Pausen von 2 ms zwischen Laserpulsen von 200 µs bei einer mittleren Leistung von 140 Watt in einen gebläsegekühlten goldbedampften Kugelresonator mit einem Innendurchmesser von 14.4 cm (Frequenz des elektromagnetischen Grundzustands: 18 . 109 Hz) eingestrahlt und selektiv nur die elektrische Feldstärke der elektromagnetischen Schwingung im Resonator mit Frequenzen im 109 Hz-Bereich nach dem sogenannten "Lock-in"-Verfahren gemessen worden. Die Y-Achse der Meßkurve zeige die elektrische Feldstärke im 109 Hz-Bereich, d. h. im Bereich der Resonatorgrundfrequenz, und die X-Achse repräsentiere die Zeit. Die schwarze Kurve sei ein nicht relevantes Experiment. Die blaue Kurve zeige die Messung mit ausgeschaltetem Laser und die rote Kurve die Messung mit eingeschaltetem Laser unter sonst gleichen Versuchsbedingungen. Die bis zu einem Faktor von ca. 2 höheren Meßwerte der Feldstärke bei eingeschaltetem Laser könnten also nur durch die Umwandlung der 1014 Hz-Laserstrahlung in elektromagnetische Schwingungen von 109 Hz bedingt sein.

g) Wenn die Erfindung bereits mit Hilfe des relativ einfachen apparativen Aufbaus aus einem gebläsegekühlten Kugelresonator und einem einzigen CO2-Laser nacharbeitbar sei, müsse der in der Beschreibung, Seiten 8 und 9, im Rahmen des Ausführungsbeispiels offenbarte technisch aufwendigere Versuchsaufbau erst recht zu einer realisierbaren Frequenzumwandlung führen.

h) Die ferner in der mündlichen Verhandlung vorgelegten Rechenergebnisse einer Computersimulation der Bose- Einstein-Kondensation in die unteren Moden eines Resonators mit den Abmessungen Breite 1,59 cm, Höhe 0,89 cm und Länge 1,5 m gemäß

D10: 10 Blatt Rechenergebnisse, überreicht in der mündlichen Verhandlung vom 26. Mai 1992

zeigten auf jedem Blatt jeweils für eine der untersten Moden dieses Resonators in Zeitschritten von 10-11 sec die theoretisch zu erwartenden Photonenzahlen für die Besetzung dieser Mode bei einem Bezugswert von 104 Photonen. Die jeweils letzten Zahlenwerte beträfen Zeitpunkte, die etwa 10- 9 sec nach Einstrahlungsbeginn lägen. Es sei auf zwei Eigenschaften hinzuweisen: Die Kondensation trete mit einer Zeitverzögerung von 10-9 sec auf. Bereits von der 3,2-Mode zur 5,3 Mode hin nehme die Zahl der durch Frequenzumwandlung entstandenen Photonen zu höheren Moden hin erheblich ab und sei für die 55,2 Mode theoretisch nicht mehr zu erwarten.