CN101416031A - 用于使刻度尺保持在载体上的方法以及具有载体和刻度尺的装置 - Google Patents

Abstract

按照本发明使具有测量分度(15)的刻度尺(1)通过静电夹紧可靠且可拆下地固定在载体(2)上。

Description

用于使刻度尺保持在载体上的方法以及具有载体和刻度尺的装置

本发明涉及一种用于使刻度尺保持在载体上的方法。

为了测量两个设备部件的相对位置在一个设备部件上固定刻度尺并且在另一相互运动的设备部件上固定扫描单元。在测量位置时由扫描单元扫描刻度尺的测量分度。

为了高精度位置测量必需使刻度稳定且无偏移地固定在载体上。在纳米和毫微米范围中的稳定性和偏移性要求特别短的力行程，它要尽可能保持局限于接触面并且不包括刻度的整个厚度。

例如通过压紧力(原子的范德瓦尔斯力)实现短的、尽可能局限于接触面的力行程。在此最好使用由玻璃或玻璃陶瓷制成的刻度尺，它具有可忽略的膨胀系数。这些刻度尺能够良好工作，因此在这里通常粘附在光学抛光的对应面上，如同在DE 101 53 147 A1中所描述的那样。粘附是特别防漂移的刻度尺固定方法。在粘附时存在隐患，即刻度尺会断开或者局部地松开。如果在边缘上产生交变负荷(例如由于加速度或温度变化)并由此反复断开和激励这个边缘区，因此粘附的刻度尺的外边缘可能是不稳定的。此外经粘附的刻度尺难以再与载体松开并由此难以更换损坏的刻度尺。

另一已知的用于使刻度尺固定在载体上的方法是在支承面部位中粘接。根据粘接剂的形式和粘接厚度由于粘接剂的蠕动过程可能导致载体与刻度尺之间的应力，这导致在刻度尺中不可减少的长度误差。例如由于粘接剂的老化、温度和空气湿度变化感应粘接剂中的这种蠕动过程。粘接的刻度尺也难以再剥离，它们几乎不能无残留地剥离。

本发明的目的是，给出一种方法，通过它可以使刻度尺尽可能防漂移但是可拆卸地保持在载体上。

这个目的通过如权利要求1所述的方法得以实现。

本发明的另一目的是提供一种装置，它具有载体和可拆卸地保持在其上而且稳定保持的刻度尺。

本发明的有利扩展结构在从属权利要求中给出。

由实施例的描述给出本发明的优点。下面借助于附图详细解释本发明的这些实施例。

附图中：

图1以侧视图示出装置的第一实施例，它具有载体和固定在其上的刻度尺，

图2以俯视图示出按照图1的装置，

图3以侧视图示出装置的第二实施例，它具有载体和固定在其上的刻度尺，

图4以侧视图示出装置的第三实施例，它具有载体和固定在其上的刻度尺，

图5以侧视图示出装置的第四实施例，它具有载体和固定在其上的刻度尺，

图6以俯视图示出图5的装置，

图7以俯视图示出装置的第五实施例，它具有载体和固定在其上的刻度尺，

图8以横截面图示出按照图7的装置，

图9以俯视图示出装置的第六实施例，它具有载体和固定在其上的刻度尺，

图10以俯视图示出装置的第七实施例，它具有载体和固定在其上的刻度尺，

图11以侧视图示出装置的第八实施例，它具有载体和固定在其上的刻度尺，

图12以侧视图示出装置的第九实施例，它具有载体和固定在其上的刻度尺，

图13以侧视图示出装置的第十实施例，它具有载体和固定在其上的刻度尺，

图14以侧视图示出装置的第十一实施例，它具有载体和固定在其上的刻度尺，

图15以俯视图示出装置的第十二实施例，它具有载体和固定在其上的刻度尺，

图16以截面图示出按照图15的装置，

图17以侧视图示出装置的第十三实施例，它具有载体和固定在其上的刻度尺，

图18以侧视图示出装置的第十四实施例，它具有载体和固定在其上的刻度尺，

图19以侧视图示出装置的第十五实施例，它具有载体和固定在其上的刻度尺。

本发明和与此相关的所有下面的实施例的基础是通过电磁夹紧使刻度尺1固定在载体2上。这种电磁夹紧涉及两个相反加载物体的拉紧。在此刻度尺1按照本发明通过直接静电夹紧固定在载体2上。通过施加电压U直接在相互固定的物体、即刻度尺1与载体2之间产生电位降。

其区分成单极静电夹紧与双极静电夹紧。对于只借助于图19所示的单极静电夹紧每个相互被夹紧的物体1和2分别具有带电的电极211，212作为阳极或阴极，在其上施加电压U并由此使两个相互对置的电极211，212相反地充电。在此载体2由带电的电极(导电材料或半导体材料)或者通过带电的电极(尤其是以导电材料或半导体材料覆层)构成并且具有测量分度15的刻度尺1由对应电极(由导电材料或半导体材料或具有导电材料或半导体材料的由非导电材料组成的刻度尺覆层)构成。在电极211，212之间具有电介质12，22，在所示示例中，电介质层12涂敷到刻度尺的衬底19上，电介质层22涂敷到载体2上。对于这种固定不利的是，刻度尺1和载体2分别配有电接头。

对于双极静电夹紧连接到电源上的导电电极共同设置在一个要被连接的物体上并且在另一物体上的电极形成一种耦联电极，在该电极中局部地在与导电电极对置的部位中构成反电荷。在此载体2或刻度尺1可以具有两个导电的、即接通的电极。优选双极夹紧，因为接触耗费可以局限在一个结构部件上。

因此为了固定由玻璃或玻璃陶瓷(例如ZERODUR)制成的刻度尺1优选使用双极静电夹紧。在此两个导电电极阳极211和阴极212共同位于载体2上并且对应电极分别在刻度尺1的导电体11中构成。因此在所有下面文字解释的且特别有利的本发明实施例中采用双极静电夹紧并且导电的电极211，212共同设置在载体2上。这种布置易于搬运刻度尺1，因为只需载体2配有电接通和馈电线。

在所有附图中功能相同的部件配有相同的标记符号。在此以明显放大的方式表示层厚。

在图1和2中示出本发明的第一实施例。图1示出载体2的侧视图，该载体具有通过静电夹紧固定在其上的刻度尺1，图2示出俯视图。该刻度尺1具有增量测量分度15形式的测量分度15，为了在测量方向X上的位置测量可以光电地扫描测量分度。测量分度15可以是反射的振幅光栅或相位光栅，它以公知的方式用于高精度的干涉位置测量。

该刻度尺1由玻璃或玻璃陶瓷、例如ZERODUR衬底19组成并且在其底面上具有导电的薄金属层形式的电极，它通过薄电介质12覆盖。载体2在其顶面上具有薄金属层211，212形式的电极，它同样以薄电介质22覆盖。载体2的金属层211，212以两个相互分开的带电电极211和212的形式形成结构，在其上通过外露的接触位置施加电压。在示例中电极211构成阳极，而电极212构成阴极。通过电压U在刻度尺1的金属层11中分别感应相对于电极211和212的反电荷，它们导致固定力，固定力使刻度尺1顶压在载体2上。由于图示的原因，电荷+和-只示意地在电极11，211，212旁边表示。产生的压紧力p能够通过下式计算：

$p=\frac{1}{2}\·{\mathrm{\ϵ}}_0\·{\left(\frac{{\mathrm{\ϵ}}_R\·U}{d+a\·{\mathrm{\ϵ}}_R}\right)}^2,$

其中，c₀：真空介电常数(＝8.854*10^-12F/m)；

ε_R：刻度尺1电介质12与载体2电介质22组合的相对介电常数；

U：施加的电压；

d：两个电介质12和22在刻度尺1和载体2上的总厚；

a：在刻度尺1与载体2之间的空气路径(如果存在)；

如果空气路径a＝0，对于5bar压紧压和εR相对介电常数10需要电压U＝34V/μm·d。有利的电介质是Si₃N₄，Ta₂O₅，Y₂O₃，Al₂O₃或AlN。它们具有高的介电常数ε_R和高度击穿强度。

对于相对介电常数ε_R＝28和击穿强度直到450V/μm的Ta₂O₅对于d＝2μm的层厚只需要U＝24V，以达到5bar的压紧压。在此产生的场强远在电介质击穿强度以下。

对于形成电极的金属层11和211，212的典型厚度位于20nm至2μm之间，对于电介质12和22的厚度位于50nm至400μm。作为金属层11和211，212的材料低应力的金属如铝是有利的。对于电极也可以使用透光和导电的层“TCO”(thin conductive layer)如ITO，ZnO或SnO。有利的是，光束能够穿过透明的刻度尺1和透明的载体2，这例如在使用平版印刷装置时是有利的。

在第一实施例中相互接触的刻度尺1和载体2的接触面分别由电介质12和22构成。这些接触面大面积地至少尽可能地在刻度尺1的整个伸展上构成。

刻度尺1与载体2接触的表面(接触面)也可以以有利的方式这样构成，不是使刻度尺1与载体2的整个面对的表面(装配面)相互接触。在此在刻度尺1和/或载体2上构成相互间隔的凸起23，它们形成接触面。其优点是，在刻度尺1与载体2拼接到一起时使中间空间的空气通过凸起23之间的通道24向外逸出。这种扩展结构在图3至图9，图11，12，15，16和18中示出。

对于在图3中所示的第二实施例使载体2的电介质22形成结构，在结构中交替地构成凸起23和凹下24。由此使接触面与装配面相比减小并且在装配面上分成许多小的小面。由此一方面实现几乎相同的固定力分布，另一方面使在接触面部位中出现灰尘颗粒和使刻度尺1弯曲的危险最小化。由此提高装配面无尘性的要求。电介质22的结构或者通过局部减小厚度或者通过完全去除实现。凸起23和凹下24的形成结构也可以以未示出的方式有选择或附加地在刻度尺1上实现，通过有选择或附加地使刻度尺1的电介质12相应地形成结构。

在位于凸起23与向外导引的通道24之间形成的交替设置的凸起23也可以通过刻度尺1形成结构的金属层11和/或载体2的金属层211，212实现。在此实现高度轮廓并且使电介质12，22平面地涂敷，如同图4借助于载体2的金属层211，212所示的那样。通道24最好连续地直到外部的环境部位敞开，由此可以实现压力补偿并且在需要时可以逸出夹杂的空气。

在按照图5和6的实施例中凸起23作为接触面敷设在长形刻度尺1的Bessel点部位。形成刻度尺1在Bessel点支承面的凸起23保证刻度尺1由于重力引起的最小弯曲。电极211，212与Bessel点并因此与支承面对称地设置，由此在支承面部位没有派生的转矩作用于刻度尺1。这个实施例的优点是，载体2的平面度在各种情况下对刻度尺1应力和平面度的影响都可以忽略并因此不必再这样精确地加工。在实践中能够实现具有这种刻度尺1和载体2布置的特别高精度的位置测量装置。

在此载体2由基体26上的定位部件28组成。定位部件28可以粘附、粘接、夹紧或螺栓连接在基体26上。在定位部件28与基体26之间也可以设置固体铰链，它们一方面不使螺栓连接力传递到刻度尺1和/或另一方面允许尽可能无作用力地使刻度尺1相对于基体26长度伸展。

在图7和8中示出具有固体铰链的可能结构。在图7中示出定位部件25的俯视图，它具有设置在刻度尺1两侧的固体铰链29。该固体铰链29是垂直于测量方向X延伸的材料短臂，它们允许定位部件25相对于螺栓位置A在测量方向X上运动。螺栓位置A用于使定位部件25位置固定地固定在图5和6所示的基体26上。

图8示出这个结构的横截面。安置在定位部件25上的电极211，212连接在电压U上并且与安置在刻度尺1上的电极11共同作用。在电极211与11以及212与11之间分别具有电介质12。

图9示出平面两维伸展的刻度尺1的静电夹紧，如同例如在两维测量的十字光栅测量仪中常见的那样。在此具有三个以120°错开的、对称设置的凸起23。这样选择与中心的径向距离，尽管重力也实现尽可能微小的倾斜角或尽可能高的平面度。在刻度尺1上的电极11在这里要基本限制在载体2的电极面211，212上并且有利地双极地构成。

对于按照图10的实施例具有两个相互独立的电极对211，212以及213，214，它们由两个独立的电源U1，U2供电。如果一个电源供电失效，则仍然保持刻度尺1固定。当然也可以具有多个电极对和独立的电源供电，用于提高安全性。如果以电池作为电源，这个实施例是特别有利的。分别附属于电源的电极结构211，212以及213，214要尽可能分布在装配面上。

按照图11的实施例在很大程度上对应于按照图3的数量，只是具有附加的机械固定部件3，它们尽管在电源U失效时也可靠地固定刻度尺1。固定部件3有利地使刻度尺1固定在远离用于位置测量的测量分度15位置。固定部件3可以是弹性部件3，它们嵌入到在刻度尺1边缘部位中铣削出来的凹袋里面。

在图12中示出的实施例使顶压固定方式与静电夹紧相组合。为此使刻度尺1的电介质12与载体2电介质22的对置外表面相互粘附。如果电介质12，11的粗糙度不是足够地小，必需使它们在覆层后(蒸镀、溅射或离子工艺PECVD)再略微抛光。对于这个固定无需多个电极对的冗余结构，因为总是存在足够的压紧力。在装配面的边缘区静电夹紧防止粘附剥落，因为长范围的静电力对于不利的局部接触特性也保证足够的压紧力，对于不利的局部接触特性短范围的范德瓦尔斯力已经非常小或者甚至不再存在。有利地中断接触面，由此在装配期间不在接触面中夹杂气泡，或者使接触面中尚存的残余空气在短时间内逸出。在此静电夹紧的结构对应于按照图3的实施例。

在按照图13的实施例中上述示例的电介质12，22通过薄的膜4实现，它加入到刻度尺1与载体2之间。在这种情况下刻度尺1和载体2只需配有简单的电极层11，211，212，这可以在蒸镀步骤中实现。由此可以明显降低成本。作为膜4可以考虑例如由特富龙制成的塑料膜，但是也可以是薄玻璃膜。薄膜厚度有利地为20-400μm。如果使用金属制成的刻度尺1，这种固定方式是特别有利的。它们可以没有覆层地使用，因为它们本身形成电极11。

在按照图14的实施例中在刻度尺1的电介质12与载体2的外露金属层211，212之间加入油膜5。它由于其毛细力保持在非常薄的间隙范围内。这个油膜5一方面防止在刻度尺1与载体2之间夹杂小的空气体积，在其中在高场强时也可能产生电晕放电。另一方面对于载体2的不同热膨胀或应力使刻度尺1可以在油膜5上滑动并由此保持其长度。这种装配方式是特别有意义的，如果载体2具有强烈的热膨胀(例如对于铝材)而刻度尺1具有非常小的热膨胀(例如对于Zerodur)

在图15和16中示出平面刻度尺1(尤其是十字光栅板)的有利的动态三点装配，该刻度尺悬挂地固定在载体2上。图15示出电极211，212在载体2上的空间布置的俯视图，图16示出两个定位点部位与刻度尺1的横截面。该刻度尺1仍然具有电极11并且在载体2上设置带电的电极211和212。刻度尺1只在三个平面分布设置的凸起23上顶靠在载体2上。凸起23由载体2电介质22的点状设置的部位构成。在刻度尺1只在三个点上固定时刻度尺由于重力变形。这种变形可以通过相应的压紧力补偿，它通过静电夹紧产生并且它准确地对应并反作用于重力，但是它必需明确地小于接触面部位中的压紧力。为此在三个凸起23部位设置比凸起23以外的其余部位更大面积的电极211，212。目的是实现刻度尺1的高度平面性并由此也实现高精度。在凸起23以外并因此在接触面以外的更小压紧力可以以简单的方式通过相应的结构实现，它具有窄的但是宽间隔的电极面211，212。在接触位置区域，还必须使利用电极211，212的表面覆层相对其较高。也可以选择使凸起23(接触面)和其余的装配面分别以两个独立的电极对进行覆层并且以分开的电源供电。因此通过简单地选择电压能够根据位置而改变固定力并由此使刻度尺1的变形最小。

对于在图17中所示的实施例电极只需在刻度尺1上或者选择只需在载体2上。在载体2上具有电极对211，212的多重布置，它们分别成对地相互连接。这种布置和由此得到的效果例如在US 5838,529中描述，请参阅该文献。电极结构必需具有1μm至500μm的小横向间距，用于产生尽可能非均质的电场。刻度尺1的衬底19在这个实施例中由几乎绝缘的材料制成，但是它具有一定组分的活动电荷。活动电荷例如可以是离子(例如Na+)或离子化的晶格缺陷，它们允许电荷从晶格缺陷到晶格缺陷的跃变。适合的材料例如是含钠的玻璃和Zerodur。通过由载体2的电极211，212引起的电场使活动电荷移动到刻度尺1里面，由此在靠近载体2边界面产生充电。在此充电与相邻电极上的电荷相反。由于这种电位差产生牵引力，它在实践中可以达到极其高的数值。这种实施例的费用是非常微少的。而且这个实施例还有另一优点，如果电源失效，则仍然在刻度尺1中保持充电并且非常缓慢地衰减。完全可以实现数天的衰减时间。牵引力也相应缓慢地衰减。由此得到短时间断电的附加保护。

缓慢衰减固定力的这种效应原则上也可以附加地用于所有上述的实施例，如果使用电介质12或22或4，它们具有活动电荷。压紧力也大多明显更高，因为相反电荷之间的间距更小(JohnsonRahbeck效应)。这个效应正好用于固定刻度尺1，对于高精度光电位置测量是有利的，因为在这里刻度尺1由玻璃陶瓷、尤其是Zerodur制成。

但是上述Johnson Rahbeck效应也可能导致不确定的压紧力，如果活动电荷密度或其运动性不均匀地分布。压紧力的缓慢增加由于微小的活动性与不好的平面刻度尺1或载体2相结合导致在刻度尺1中不同的应力。在这些情况下有利的是，抑制Johnson Rahbeck效应。在图18中示出对此的实施例。刻度尺1在底面上以平面电极11、例如金属层11覆层。载体2支承电极对211，212，它以电介质22覆盖，并且它为了形成构成接触位置的凸起23较厚地构成。在凸起23之间的部位形成通道24。在电介质22的凸起23上分别涂敷导电层、例如金属层，它与刻度尺1电极11处于电接触。电介质22不再与对置的刻度尺1电极11直接接触。由此明显削弱活动电荷在电介质22中的影响。压紧力只在接触面以外、即凸起23以外的部位中产生。

在所有的实施例中可以这样选择刻度尺1的层结构，即，使得可以补偿在层中引起的机械应力。为此使层材料与层厚这样协调，使在这些层中引起的机械应力相互补偿。也可以选择使层(电极和/或电介质)具有微细结构。

如果刻度尺1的测量分度15是不导电衬底(玻璃或玻璃陶瓷)上的导电材料，则可以使这个测量分度15同时也形成刻度尺1的电极11。在此形成电极11的测量分度15可以设置在面对或背离载体2的衬底19上并且由连续的或不连续的层、尤其是反射层组成。

以未示出的方式可以使对于静电夹紧必需的刻度尺1的所有结构元件与载体2的结构元件交换。

如上所述，对于多维的位置测量使用多个具有两维测量分度15、尤其是具有十字的测量分度、也称为十字光栅的刻度尺1。在此必需使相对较大规格的刻度尺1(约40cm x 40cm)固定在载体2的一个面上。尤其对于平版印刷仪可以有利地使用本发明，其中使刻度尺1固定在其上的载体2由膨胀系数几乎为零的玻璃陶瓷(例如Zerodur)制成。在US 2004/0263846A1中解释了这种具有两维测量分度刻度尺的设备，请参阅该文献。

在此可以要求，使多个刻度尺1相互间两维地镶嵌式地固定在例如1m x 2m的设备面2上，用于覆盖所需的约1m x 2m的测量范围。尤其具有可光电扫描测量分度15的刻度尺1以所需的精度只以约40cm x 40cm的尺寸相对不复杂地以所需的质量加工。每个刻度尺1与两维的测量分度15、也称为十字光栅按照本发明可以固定在作为载体的设备部件2上。

在载体2上静电夹紧刻度尺1的主要优点是：力行程特别短并且只包括在刻度尺1的金属层11与载体2的金属层211，212之间的部位。因此它局限在电介质12，22的体积上。因此刻度尺1和载体2保持几乎完全没有应力。在刻度尺1中的残余应力在实践中只有当接触面不是平面的时候才出现。平面性的技术要求必需相应地满足要求。

压紧力均匀地分布在接触面上。尽管在接触面之间夹杂小的灰尘颗粒，压紧力几乎不受其影响，因为间距关系只以1/d²下降。而粘附的范德瓦尔斯力以1/d⁶下降并且只局限于分子间距。因此粘附的压紧力在实践中是非常不均匀的并且不确定的。如果压紧力不均匀地分布并且刻度尺和载体不同地热膨胀，可能导致刻度尺与载体之间的局部偏移，这在高精度应用中是不能接受的。

静电连接是可解除的，在需要时可以更换有缺陷的刻度尺1。静电连接的强度在适当地选择电介质12和22、其厚度和击穿强度以及施加的电压U时可以超过粘附的强度。

通过特别短的力行程对于相应平面的接触面使刻度尺1的变形极其微小。由此实现高的防漂移性和精度。

如果出现刻度尺1与载体2的不同热膨胀，在温度变化时可能产生刻度尺1应力，它导致测量误差。在实践中这一点例如在由Zerodur制成的刻度尺1和高热膨胀的例如由铝材制成的载体2中产生。通过短时间断开电压U可以解除压紧力(夹紧力，固定力)，由此再补偿刻度尺1的应力。又得到全部测量精度。在短时间断开电压之间的时间间隔可以调整到对于重要的温度变化的典型时间间隔。整个过程可以通过简单的方式电动地没有手动干涉地控制。

在其上刻度尺1与载体2接触的表面和用于力导入的表面(刻度尺1的对置且搭接的电极11和载体2的电极211，212)可以在两侧形成结构并且不必与在粘附时那样与整个面对的刻度尺和载体表面(装配面)一致。

与粘附相反，刻度尺1和/或载体2在装配面或接触面部位并不抛光，这可以明显降低费用。在各个具有只微少接触面的实施例、尤其是对于三点定位(动态装配)还省去对于装配面平面度的要求。这一点也可以明显降低加工成本。

Claims (23)

1.一种用于使具有测量分度(15)的刻度尺(1)保持在载体(2)上的方法，其特征在于，所述刻度尺(1)通过静电夹紧保持在载体(2)上。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，通过施加电压(U)在刻度尺(1)的电极之间或在载体(2)的电极(211，212，213，214)之间构成刻度尺(1)与载体(2)之间的电位差，该电位差产生保持力。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，通过在所述刻度尺(1)的电极(212)与所述载体(2)的电极(211)之间施加电压(U)构成刻度尺(1)与载体(2)之间的电位差，该电位差产生保持力。

4.如上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述刻度尺(1)通过其它保持方法而附加地保持在载体(2)上。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述其它保持方法是机械夹紧。

6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述其它保持方法是粘附。

7.如上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述静电夹紧的保持力根据位置而变化。

8.一种装置，其具有载体(2)且具有带测量分度(15)的刻度尺(1)，其特征在于，所述刻度尺(1)可以通过静电夹紧保持在所述载体(2)上。

9.如权利要求8中任一项所述的装置，其特征在于，所述刻度尺(1)具有第一电极(212)并且所述载体(2)具有第二电极(211)，并且可以在这两个电极(211，212)之间施加一个电压(U)，其中这样设置并构成第一电极(212)和第二电极(211)，即，使得在施加电压(U)时在第一电极(212)与第二电极(211)之间构成电位差，该电位差产生保持力。

10.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述刻度尺(1)或所述载体(2)之一具有第一电极(212)并且具有第二电极(211)，并且可以在这两个电极(211，212)之间施加一个电压(U)，其中这样构成所述刻度尺(1)或所述载体(2)中的另一元件，即，使得在施加电压(U)时分别在第一电极(212)与该另一元件之间以及在第二电极(211)与该另一元件之间构成电位差，该电位差产生保持力。

11.如权利要求10所述的装置，其特征在于，所述刻度尺(1)或载体(2)中的所述另一元件具有第三电极(11)，其中这样构成并设置电极(211，212，11)，即，使得在第一电极(212)与第二电极(211)之间施加电压(U)时分别构成第一电极(212)与第三电极(11)之间以及第二电极(211)与第三电极(11)之间的电位差，该电位差产生保持力。

12.如权利要求10或11所述的装置，其特征在于，所述载体(2)具有第一电极(212)以及第二电极(211)。

13.如权利要求11所述的装置，其特征在于，所述载体(2)具有第一电极(212)以及第二电极(211)，并且所述刻度尺(1)具有第三电极(11)。

14.如权利要求13所述的装置，其特征在于，所述第三电极(11)是刻度尺(1)的不导电衬底(19)的导电层。

15.如上述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，在刻度尺(1)的电极(11)与载体(2)的电极(211，212)之间设置电介质(12，22，4)。

16.如上述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述刻度尺(1)具有由玻璃或玻璃陶瓷制成的不导电的衬底(19)。

17.如上述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，在多个相互间隔的凸起(23)上实现刻度尺(1)与载体(2)之间的机械接触。

18.如权利要求17所述的装置，其特征在于，所述凸起(23)设置在刻度尺(1)的Bessel点里面。

19.如权利要求17所述的装置，其特征在于，所述凸起(23)形成刻度尺(1)与载体(2)之间的动态三点支承。

20.如权利要求17所述的装置，其特征在于，所述凸起两维分布地设置在刻度尺(1)与载体(2)之间的平面里面，并且在所述凸起(23)之间构成通道(24)，所述通道(24)向外导引，用于与环境连接。

21.如上述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，在所述刻度尺(1)与所述载体(2)之间设置液体膜(5)。

22.如上述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述液体膜(5)是油膜。

23.如上述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，通过使利用电极(11，211，212)的表面覆层根据位置而变化并/或使电极(211，212)上的电压(U)根据位置而不同，而使所述保持力根据位置而变化。

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