DE69116027T2 - Gerät und Methode zur Informationsdetektion - Google Patents

Gerät und Methode zur Informationsdetektion

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Description

    HINTERGRUND DER ERFINDUNG Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Informationserfassung der durch den Oberbegriff des Anspruches 1 bzw. 12 definierten und aus EP- A-0 363 550 bekannten Art, und spezieller auf eine Vorrichtung zum Gewinnen von Information, wie sie durch einen für eine Verschiebungsinformations-Meßvorrichtung beim Messen einer Abmessung, eines Abstandes oder einer Geschwindigkeit, etwa als Meßsteuerung, verwendeten Kodierer, der ein Auflösungsvermögen in atomarer Größenordnung (von einigen Å) benötigt, verkörpert ist.
    • Stand der Technik
  • In der Vergangenheit haben Kodierer dieses Typs eine Referenzskala aufgewiesen, die eine Information bezüglich einer Position oder eines Winkels trägt, sowie eine bezüglich der Referenzskala verschiebbare Nachweiseinrichtung, die Information bezüglich der Positions oder des Winkels erfaßt. Ein solcher Kodierer wird entsprechend der Referenzskala und der Nachweiseinrichtung in verschiedene Typen klassifiziert, wie etwa einem optischen Kodierer, einen magnetischen Kodierer oder einen elektrostatischen Kodierer.
  • Als Kodierer mit einem Auflösungsvermögen in atomarer Größenordnung ist in JP-A-62-209302 eine Parallelverschiebungs-Nachweisvorrichtung beschrieben. Sie nutzt das Grundprinzip eines Rastertunnelmikroskops, wie es in US-A-4 343 993 beschrieben ist, das die Gewinnung einer Information auf einer Probenoberfläche bei atomarem Auflösungsvermögen erlaubt.
  • In der Vergangenheit wies ein solcher Kodierer eine Skala, die eine Längenreferenz darstellt, und eine Sonde auf, die in der Nähe der Skala angeordnet ist. Die aus einem zwischen der Referenzskala, die einen Antriebsmechanismus hat, und der Sonde fließenden Tunnelstrom gewonnene Information wird verarbeitet und kodiert.
  • Die Sonde, die den Tunnelstrom des Kodierers erfaßt, wird üblicherweise durch ein bekanntes elektrolytisches Polierverfahren so hergestellt, daß sie eine scharfe Nadel bildet. Alternativ kann ein maschinelles bzw. mechanisches Polieren benutzt werden.
  • Die Funktion der Sonde, deren Spitzenabmessungen in atomarer Größenanordnung liegen, zum Nachweis des Tunnelstroms ist ein Kernstück des Kodierers, und die Performance bzw. das Leistungsvermögen der Sonde beeinflußt direkt die Performance (das Leistungsvermögen) des Kodierers. Um den Tunnelstrom in der Größenordnung von pA oder nA, der zwischen der Referenzskala und der Sonde fließt, zu steuern und nachzuweisen, ist es erforderlich, den Abstand zwischen der Referenzskala und der Sonde auf einen sehr kleinen Wert, etwa einige um, einzustellen. Daher kann, wenn eine akustische Schwingung oder eine Schwingung des Untergrunds auftritt, die Sonde in Kontakt mit der Referenzskala kommen und das spitze Ende der Sonde zerstört werden, so daß sie kein atomares Auflösungsvermögen mehr haben und die Messung in atomarer Größenordnung ermöglichen kann.
    • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Informationserfassung der eingangs erwähnten Gattung bereitzustellen, die eine fortgesetzte Informationserfassung auch dann erlauben, wenn eine Sonde durch Vibration zerstört ist, und eine Messung einer Verschiebungsinformation mit höherer Stabilität, die nicht durch Schwingungen (Vibrationen) beeinflußt ist.
  • Diese Aufgabe wird durch den kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 - was die Vorrichtung angeht - und durch den kennzeichnenden Teil des Anspruchs 12 - was das Verfahren angeht - gelöst.
  • Die anderen Aufgaben der vorliegenden Erfindung werden aus der detaillierten Beschreibung der Ausführungsformen der Erfindung deutlich.
    • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Fig. 1 zeigt eine Konfiguration eines Kodierers, der aufgrund des Nachweises einer Mehrzahl von Tunnelströmen arbeitet, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
  • Fig. 2 zeigt ein Blockdiagramm der Signalverarbeitungsschaltung in Fig. 1,
  • die Figuren 2, 3 und 5 zeigen Kurvenformen von in der Signalverarbeitungseinheit erzeugten Signalen,
  • die Figuren 6A und 6B zeigen ein Grundprinzip der Ausbildung einer Sonde bei dieser Ausführungsform,
  • Fig. 7 zeigt ein Blockschaltbild der Peripherie einer Schrittfolge-Steuerschaltung und
  • Fig. 8 zeigt ein Steuer-Flußdiagramm der Schrittsteuerschaltung.
    • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Fig. 1 zeigt eine Konfiguration eines Kodierers bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild, welches einer Signalverarbeitungsschaltung A und einer Signalverarbeitungsschaltung B, wie sie in Fig. 1 gezeigt sind, gemeinsam ist.
  • In Fig. 1 sind ein Objekt 101 und ein Objekt 102 so angeordnet, daß sie sich lateral (in der Zeichnung nach links oder rechts) relativ zueinander bewegen können.
  • Zwei Sonden 11a und 11b sind für das Objekt 101 vorgesehen. Jede der Sonden 11a und 11b hat ein Sondenabdeckteil 12a oder 12b und einen feinen Fortsatz 13a oder 13b - ein Verfahren zur Ausbildung des feinen Fortsatzes wird weiter unten erläutert - auf der Oberfläche. Für das Objekt 102 sind Referenzskalen 15a und 15b und Sondenreproduktionselektroden 14a und 14b auf Probentischen 16a und 16b gebildet, die durch Probentisch-Drehmechanismen 19a bzw. 19b gedreht werden. Eine Vorspannung wird zwischen die Spitze des feinen Fortsatzes 13a oder 13b, die am Ende der Sonde 11a oder 11b gebildet ist, und die Referenzskala 15a oder 15b durch eine Vorspannungsquelle 21a bzw. 21b angelegt. Die Spitzen der feinen Fortsätze 13a und 13b sind nahe genug an den Referenzskalen 15a und 15b, um den Fluß eines Tunnelstromes dazwischen zu ermöglichen.
  • Die Tunnelströme 10a und 10b, die von den feinen Fortsätzen 13a und 13b fließen, werden den Signalverarbeitungsschaltungen A und B zugeführt, durch einen in Fig. 2 gezeigten Strom-Spannungs-Wandler 107 in Spannungen umgewandelt, durch einen Verstärker 108 verstärkt und durch einen Logarithmierer 109 umgewandelt.
  • Die beiden Sonden 11a und 11b werden durch Sondenschwingeinrichtungen 110a und 110b (beispielsweise PZT-Actuatoren) in Richtung der Relativbewegung der Objekte 101 und 102 mit einer Frequenz f und einer Amplitude d in Schwingung versetzt. Ein Sondenschwingsignal wird aus einer Rechteckwelle 2a mit einer Frequenz nf abgeleitet, die durch einen Oszillator 111 erzeugt wird. Diese wird durch einen Frequenzteiler 112 und Wellenformwandler 112a und 112b in eine Dreieckwelle mit einer Frequenz f umgewandelt. Sie wird durch einen Verstärker 114 verstärkt (Signal 2c) und an die Sondenschwingeinrichtung 110a und 110b angelegt. Statt die Sonden 11a und 11b in Schwingung zu versetzen, kann am Objekt 102 eine Referenzskalen-Schwingeinrichtung vorgesehen sein, um die Referenzskalen 15a und 15b in Schwingung zu versetzen.
  • Um den mittleren Abstand zwischen der Sonde und der Referenzskala auf einem konstanten Niveau zu halten, wenn die Objekte 101 und 102 relativ zueinander lateral bewegt werden (um einen mittleren Tunnelstrom auf einem konstanten Niveau zu halten), wird das Ausgangssignal des Logarithmierers 109 erfaßt, und eine Rückkopplungsschleife ist durch eine Einstellschaltung 115 für den mittleren Tunnelstrom, die die Differenz zwischen dem Ausgangssignal des Logarithmierers 109 und dem Einstellwert bildet, ein Tiefpaßfilter 116 und einen Verstärker 117 gebildet, so daß der Mittelwert des erfaßten Tunnelstroms gleich dem Einstellwert ist. Der Abstand zwischen der Sonde und der Referenzskala wird durch Steuereinrichtungen 17a oder 17b für die Sondenvertikalverschiebung (beispielsweise einen PZT-Actuator) gesteuert. Die Abscheidefrequenz des Tiefpaßfilters wird so gewählt, daß es eine schnelle (hochfrequente) Modulationskomponente des Tunnelstroms entfernt, die durch die laterale Schwingung der Sonde auf der Referenzskala erzeugt wird, und daß eine langsame Änderung des Tunnelstroms infolge der Schräglage der Referenzskala hindurchgelassen wird, wenn die Objekte 101 und 102 relativ zueinander bewegt werden.
  • Eine Modulationskomponente bzw. ein Modulationsanteil der Frequenz f (2d/p, worin p die Teilung der Referenzskala ist), infolge der Abtastung der Sonde auf der Referenzskala erscheint im Tunnelstrom 10a oder 10b, der zwischen der Sonde und der Referenzskala fließt, infolge der Schwingung der Probe durch die Probenschwingeinrichtungen 110a oder 110b. Wenn die Objekte 101 und 102 lateral relativ zueinander bewegt werden, bewirken die Modulationsanteile mit der Frequenz f (2d/p), die in den Tunnelströmen 10a und 10b erscheinen, Phasenverschiebungen bezüglich des Referenzsignals (beispielsweise ein Probenschwingsignal). Wenn eine Periode des Signals (eine Phasenverschiebung von 2 π der relativen seitlichen (lateralen) Verschiebung um eine Einheit der Referenzskala zwischen der Sonde und der Referenzskala entspricht, kann die relative seitliche Verschiebung der Objekte 101 und 102 durch Erfassung der Phasenverschiebung erfaßt werden.
  • Der Betrieb der Signalverarbeitungsschaltung nach Fig. 2 wird unter Bezugnahme auf die Figuren 3 und 4 erläutert.
  • Der Modulationsanteil bei der Frequenz f (2d/p), der im Tunnelstrom erscheint, wird durch den Strom-Spannungs-Wandler 107, den Verstärker 108, den Logarithmierer 109 und das Bandpaßfilter 118 (siehe 2d) gewonnen, und er wird durch eine Digitalisierungsschaltung 119 digitalisiert, um ein Signal 2e zu erzeugen. Die Amplitude (die Verstärkung des Verstärkers 114) des Sondenschwingsignals 2c, das an die Sondenschwingeinrichtung 110 (110a oder 110b) anzulegen ist, wird so gewählt, daß d = 2p/n eingehalten wird, und die Frequenz des Signals 2e wird so gewählt, daß sie gleich nf ist. Das Signal 2a vom Oszillator 111 wird durch den Frequenzteiler 112 um den Faktor n frequenzgeteilt, um ein Referenzsignal zu erzeugen, und das Signal 2e wird durch einen Analogschalter 120 in zwei Signale 2f und 29 aufgeteilt.
  • Das Signal 2a wird durch einen Analogschalter 121 unter Verwendung 2e als Referemnzsignal in zwei Signale 2h und 2i aufgeteilt.
  • Die Signale 2f und 2h werden einem Phasenkomparator 122 zugeführt, und ein Phasendifferenz-Ausgangssignal 2j wird durch eine Mittelungsschaltung 123 gemittelt, womit ein Signal 2k erzeugt wird. Jedesmal, wenn die Phasendifferenz 2nπ erreicht (worin n eine ganze Zahl ist), wird ein Nullinien-Kreuzungspunkt des Phasendifferenz-Ausgangssignals 2k (3a) durch eine Digitalisierungsschaltung 124 erfaßt und ein Impuls (Signal 3b) erzeugt, und die Impulse werden durch einen Aufwärts-/Abwärtszähler 125 gezählt, so daß die Phasendifferenz zwischen dem Signal 2f und dem Signal 2h erfaßt wird.
  • Ein Phasenverschiebungs-Richtungssignal oder die dem Zähler 125 zuzuführende Aufwärts-/Abwärts-Bedingung (sign) wird auf die folgende Weise bestimmt. Das Ausgangssignal 2a vom Oszillator 111 wird einem Phasenschieber 126 und einem Analogschalter 127 zugeführt, um ein Signal 21 zu erzeugen, welches bezüglich des Signals 2h eine 90º-Phasenverschiebung hat. Das Signal 2f und das Signal 21 werden einem Phasenkomparator 128 zugeführt, und ein Phasendifferenz-Ausgangssignal 2m wird durch eine Mittelungsschaltung 129 gemittelt, womit ein Signal 2n (3d) erzeugt wird. Das Signal 3d wird durch die Digitalisierungsschaltung 120a und 120b digitalisiert, um ein Phasenverschiebungs-Richtungssignal oder das an den Aufwärts-/Abwärts-Zähler anzulegende Aufwärts- /Abwärts-Signal zu erzeugen.
  • Auf diese Weise wird die relative seitliche Verschiebung der Objekte 101 und 102 erfaßt. Das Relativverschiebungssignal 3c wird durch jede der Signalverarbeitungsschaltungen A und B als Kodierer-Ausgang a bzw. b erzeugt Wenn die beiden Signale a und b normal sind, wird dem Signal a Priorität zugeordnet, so daß die Ausgabe der Messung nur aufgrund des Signals a erzeugt wird. Alternativ kann die Ausgabe der Messung aufgrund eines Mittelwertes der Signale a und b erzeugt werden.
  • Beim Verfahren der vorliegenden Erfindung entspricht eine Periode (2 π) Phasenverschiebung einer Einheit der Referenzskala (beispielsweise dem Gitterabstand der Atomanordnung eines Kristallgitters) der Relativbewegung. Obgleich das bei der vorherigen Ausführungsform nicht erläutert worden war, können die Signale 2g und 2i auf dieselbe Weise verarbeitet werden, um die Relativverschiebung zu erfassen.
  • Die Signale der Kodierer-Ausgänge a und b nach Fig. 1 werden verglichen. Fig. 2 zeigt Signal-Kurvenformen 3a, 3e und 3c in den Signalverarbeitungsschaltungen A und B. Die Referenzskalen desselben Materials und dieselbe Skalenteilung werden für die Referenzskalen 15a und 15b benutzt, die so ausgebildet sind, daß sie den feinen Fortsätzen 13a und 13b gegenüberliegen. Daher sollten die Kodierer-Ausgänge a und b dieselbe Kurvenform haben, aber der Vergleich beider Kurven- bzw. Wellenformen kennzeichnet das Vorhandensein einer Nicht-Periodizität in den Signalen bei einer Position X in der Signalverarbeitungsschaltung B, wie in Fig. 5 gezeigt. Dies bedeutet, daß an der Position X der Signalverarbeitungsschaltung B die Spitze des feinen Fortsatzes 13b als Sonde für den Kodierer der vorliegenden Ausführungsform, der ein atomares Auflösungsvermögen hat, infolge eines Bruches durch die Berührung ungeeignet geworden ist.
  • Die Performance der Sonde wird durch eine Sondenperformance- Testschaltung 200 gemäß Fig. 2 bestimmt. In der Testschaltung wird eine durch die Sonden 11a, 11b nachgewiesene Änderung im Tunnelstrom durch den Strom-Spannungs-Wandler 107, den Verstärker 108 und die Logarithmierstufe 109 in ein elektrisches Signal umgewandelt, und der Modulationsanteil der Frequenz f&sub1; (2d/p) des Ausgangssignals der Logarithmierstufe 109 wird durch ein Bandpaßfilter 201 extrahiert. Er wird durch eine Vollwellen-Gleichrichterschaltung 202 gleichgerichtet, durch eine Integrationsschaltung 203 gemittelt, und das Mittelwertsignal wird durch einen Komparator 204 mit einem Signal verglichen, welches durch eine Referenzspannungsversorgung 205 erzeugt wird und eine Referenz für eine voreingestellte Sondenperformance darstellt (d.h. ein Signal, das auf einen Mittelwert der Modulationskomponente eingestellt ist, der konstant ist, wenn die Nadel im Normalzustand ist). Wenn die Nadel zerbrochen ist, ist das Nachweissignal, das die Modulationskomponente enthält Null oder sehr schwach, und der Mittelwert der Modulationskomponente ist kleiner als das Referenzsignal. Diese Anderung wird durch den Komparator nachgewiesen und die Performance der Sonde wird bestimmt, sowie das Test-Ausgangssignal erzeugt. Das Abbrechen der Spitze des feinen Fortsatzes 13 (13a, 13b) kann aufgrund des Test-Ausgangssignals bestimmt werden.
  • Fig. 7 zeigt ein Blockschaltbild einer Ablaufsteuerschaltung zur Steuerung der verschiedenen Elemente in Übereinstimmung mit der Bruch-Information und den Signalfluß in die Peripherie der Steuerschaltung. In Fig. 7 bezeichnet die Bezugsziffer 301 eine Ablauf steuerschaltung, und Ziffer 304 bezeichnet einen Analogschalter zur Auswahl eines der Kodiererausgänge a und b der Signalverarbeitungsschaltungen A und B. Die Ablaufsteuerschaltung 301 liest die Terst-Ausgangssignale von den Signalverarbeitungsschaltungen ein und wählt über den Schalter 304 den Kodiererausgang a aus, wenn es in keinem der Fortsätze einen Bruch gibt oder es einen Bruch im Fortsatz 13b gibt, und sie wählt den Kodiererausgang b aus, wenn es einen Bruch im Fortsatz 13a gibt. Die Ablaufsteuerschaltung 301 erzeugt auch Befehlssignale zur Steuerung der anderen in Fig. 7 gezeigten Elemente.
  • Die Abstandsmessung wird zwischen dem feinen Fortsatz 13a und der Referenzskala 15a ohne Unterbrechung ausgeführt, auch dann, wenn es einen Bruch im feinen Fortsatz 13b gibt, aber da die Spitze der Sonde 11a mitunter gebrochen sein kann, ist es erforderlich, den gebrochenen feinen Fortsatz 13b wieder herzustellen oder zu reparieren.
  • Das Vorgehen bei der Wiederherstellung (Reproduktion) - gesteuert durch die Ablaufsteuerschaltung 301 - wird nachfolgend erläutert. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird, da angenommen wird, daß die Spitze des feinen Fortsatzes 13b gebrochen ist, ein Reproduktionsmechanismus auf der linken Seite von Fig. 1 verwendet. Der Kodierer-Mechanismus auf der rechten Seite von Fig. 1 fährt mit der Abstandsmessung fort. Alternativ kann er zeitweilig die Abstandsmessung stoppen. Da der feine Fortsatz 13b sehr nahe zur Referenzskala 15b ist, um den Fluß des Tunnelstroms zu ermöglichen, wird die Sonde 11b durch die Sondenvertikalpositions-Steuereinrichtung 17b von der Referenzskala 15b zurückgezogen. Der Probentisch 16b, auf dem die Referenzskala 15b und die Sondenreproduktionselektrode 14b angebracht sind, wird durch den Probentisch-Drehmechanismus 19b und die Drehmechanismus-Positionssteuereinrichtung 33b um 180º gedreht, so daß die Sondenreproduktionselektrode 14b dem feinen Fortsatz 13b gegenüberliegt. Die Sonde 11b, die den feinen Fortsatz 13b an der Spitze hat und zurückgezogen wird, wird auf den Abstand angenähert, der den Fluß des Tunnelstroms in der Sondenreproduktionselektrode 14b erlaubt. Eine Impulsspannung wird von der Impulsspannungsversorgung 22b zwischen den feinen Fortsatz 13b und die Elektrode 14b angelegt, um die Wiederherstellung des feinen Fortsatzes 13b zu ermöglichen. Nach der Wiederherstellung des feinen Fortsatzes, wird der feine Fortsatz 13b zurückgezogen und die Referenzskala 15b wird dazu gebracht, daß sie dem feinen Fortsatz 13b gegenüberliegt, und der feine Fortsatz 13b wird an die Referenzskala 15b angenähert, um den Fluß des dünnen Stroms in der Referenzskala 15b zu ermöglichen. Auf diese Weise kann das gebrochene Ende der Sonde reproduziert werden. Wenn der feine Fortsatz 13a gebrochen ist, wird der Schalter 304 gewählt, so daß der Fortsatz 13a auf dieselbe Weise behandelt wird. Ein Steuerflußdiagramm der Ablaufsteuerschaltung 301 ist in Fig. 8 gezeigt.
  • Bei der vorliegenden Ausführungsform kann die gebrochene Sonde wieder hergestellt bzw. repariert werden und die andere Sonde führt die Abstandsmessung fort, während die gebrochene Sonde wieder hergestellt wird. Dadurch wird die Abstandsmessung exakt ausgeführt, und die Zuverlässigkeit des Kodierers wird verbessert.
  • Das Verfahren zur Bildung des feinen Fortsatzes 13 (13a oder 13b), das bei der vorliegenden Ausführungsform angewandt wird, wird jetzt im Einzelnen unter Bezugnahme auf die Figuren 1 und 6 erläutert.
  • Das Material der Sondenreproduktionselektrode 14 (14a oder 14b) der vorliegenden Erfindung ist eine Platin-Bedampfungsschicht. Die Platinschicht wurde mittels einer Ionenstrahl- Sputtervorrichtung auf ein Corning 7059-Glassubstrat aufgedampft. Das Material der Sonde 11 (11a oder 11b) ist Wolfram. Um die Wolframprobe anzuspitzen, wurde ein herkömmliches elektrolytisches Polierverfahren angewandt. Der Krümmungsradius der Spitze der Probe 11, die mittels des elektrolytischen Polierens hergestellt wurde, war etwa 0,1 µm. Unter Verwendung der Ionenstrahl-Sputtervorrichtung wurde auf die Spitze der Sonde 11 Gold mit einer Dicke von 15 nm abgeschieden. Der Abstand zwischen der Spitze der Sonde 11 und der Sondenreproduktionselektrode 14 war klein genug, um den Fluß eines Tunnelstromes zu erlauben. Impulse, die jeweils eine Impulsbreite von 4 µs und eine Impulshöhe von 4 Volt hatten, wurden von den Impulsspannungsversorgungen 22a und 22b an die Sonde 11 und die Sondenreproduktionselektrode 14 angelegt, um den feinen Fortsatz 13 (13a, 13b) zu bilden, wie in Fig. 6 gezeigt. Die Größe und Gestalt des gebildeten feinen Fortsatzes 13 waren: eine konische Gestalt mit einer Höhe von 10 nm und einer Grundfläche von etwa 15 nm². Der Mechanismus der Bildung des feinen Fortsatzes könnte derart sein, daß das Material infolge des Anlegens des Impulses mit hoher Spannung sofort und lokal geschmolzen wird und das geschmolzene Material zwischen der Sonde und der Probe infolge des zwischen der Sonde und der Probe angelegten elektrischen Feldes unter Spannung steht, so daß der Fortsatz gebildet wird. Das Material der Sonde, das Material der Sondenbeschichtung und das Material der Sondenreproduktionselektrode sind nicht auf diejenigen beschränkt, die oben erwähnt sind, aber sie müssen geeignet gewählt sein. Es ist zu bevorzugen, daß das Material der Sonde einen niedrigeren Schmelzpunkt als das Material der Sondenreproduktionselektrode hat.
  • Bei der vorliegenden Ausführungsform werden eine spezielle Impulshöhe und Impulsbreite verwendet, um die Sonde wieder herzustellen, obgleich geeignete Werte in Abhängigkeit vom Material der Sonde und vom Material der Sondenreproduktionselektrode gewählt werden können.
  • Der Kodierer gemäß der vorliegenden Erfindung ermöglicht die mehrfache Kodierung, so daß, wenn eine Tunnelstrom-Nachweissonde während des Kodierens bricht und nicht korrekt kodieren kann, die Kodierung durch eine andere Tunnelstrom-Nachweissonde fortgeführt wird. Damit kann eine Langzeit-Kodierung auf stabile Weise ausgeführt werden. Damit wird ein Kodierer bereitgestellt, der über eine längere Zeitspanne stabil ist als der Kodierer nach dem Stand der Technik.

Claims (14)

1. Vorrichtung zum Gewinnen von Information aus einem Informationsträgermedium (102) mit einer Mehrzahl Sonden (11a, 11b), die so ausgebildet sind, daß siedern Medium (102) zugewandt sind, wobei jede Sonde (11a, 11b) ein Nachweissignal von dem Medium erzeugt, gekennzeichnet durch
- eine Sondenperformance-Testeinrichtung (200) mit einer Referenzsignalgeneratoreinrichtung (205) und einem Komparator (204), der das Referenzsignal und das Nachweissignal zugeführt erhält, um aus dem Ausgangssignal des Komparators (204) die Performance der Sonde (11a, 11b) zu bestimmen, und
- eine Nachweiseinrichtung (301, 304) zur Auswahl eines Nachweissignals von mindestens einer der Sonden (11a, 11b), die einen auf einem Test durch die Sondenperformance-Testeinrichtung (200) beruhenden vorbestimmten Signalerzeugungszustand hat, und zum Nachweis der Information in Abhängigkeit von dem ausgewählten Nachweissignal.
2. Vorrichtung zum Gewinnen von Information aus einem Informationsträgermedium nach Anspruch 1, wobei die Sonden so angeordnet sind, daß sie Skalenmitteln des Mediums, die eine Information über eine Länge des Mediums geben, zugewandt sind, und daß die Nachweiseinrichtung eine Relativverschiebungsinformation der Sonden bezüglich der Skalenmittel als die Information gewinnt.
3. Vorrichtung zum Gewinnen von Information aus einem Informationsträgermedium nach Anspruch 2, wobei die Sonden so angeordnet sind, daß sie einer Mehrzahl identischer Skalenmittel zugewandt sind, die für die jeweiligen Sonden gebildet sind.
4. Vorrichtung zum Gewinnen von Information aus einem Informationsträgermedium nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Performance-Testeinrichtung den Signalerzeugungszustand entsprechender Sonden der Sonden-Mehrzahl auf der Grundlage der Signale testet, die durch die jeweiligen Sonden erzeugt werden.
5. Vorrichtung zum Gewinnen von Information aus einem Informationsträgermdium nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Sonden Signale aus zwischen den Sonden und dem Medium fließenden Tunnelströmen als die Nachweissignale erzeugen.
6. Vorrichtung zum Gewinnen von Information aus einem Informationsträgermedium nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Nachweiseinrichtung die Information in Abhängigkeit von einem Signal mindestens einer der Sonden nachweist, die den vorbestimmten Signalerzeugungszustand hat, wenn ein physikalischer Defekt bei einer der Sonden durch die Performance-Testeinrichtung ermittelt wird.
7. Vorrichtung zum Gewinnen von Information aus einem Informationsträgermedium nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Nachweiseinrichtung die Information, ansprechend auf ein Signal einer vorbestimmten Sonde nachweist, wenn bei allen Sonden kein physikalischer Defekt durch die Performance-Testeinrichtung ermittelt wird.
8. Vorrichtung zum Gewinnen von Information aus einem Informationsträgermedium nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Nachweiseinrichtung die Information, ansprechend auf einen Mittelwert der durch die Sonden erzeugten Signale, nachweist, wenn bei allen Sonden kein physikalischer Defekt durch die Performance-Testeinrichtung nachgewiesen wird.
9. Vorrichtung zum Gewinnen von Information aus einem Informationsträgermedium nach einem der Ansprüche 1 bis 8, weiterhin aufweisend ene Reparatureinrichtung zum Reparieren einer Sonde, die einen durch die Performance-Testeinrichtung nachgewiesenen physikalischen Defekt hat.
10. Vorrichtung zum Gewinnen von Information aus einem Informationsträgermedium, wobei
- die Reparatureinrichtung umfaßt
-- eine Positionssteuereinrichtung zum Positionieren der Sonde mit dem nachgewiesenen physikalischen Defekt gegenüber einer Sondenreproduktionsstation und
-- eine Reproduktionseinrichtung zum Reparieren der gegenüber der Sondenreproduktionsstation positionierten Sonde und
- die Positionssteuereinrichtung die Position der durch die Reproduktionseinrichtung reparierten Sonde derart steuert, daß diese dem Medium zugewandt ist.
11. Vorrichtung zum Gewinnen von Information aus einem Informationsträgermedium nach Anspruch 5, wobei
- die Sondenperformance-Testeinrichtung (200) eine Sondenschwingeinrichtung (110a, 110b) zum Versetzen jeder der Sonden (11a, 11b) in Schwingungen relativ zum Medium (102) hat, um dadurch eine Modulationskomponente im Tunnelstrom jeder Sonde (11a, 11b) zu erzeugen, und
- der Komparator (204) das Referenzsignal und die Modulationskomponente jeder Sonde zugeführt erhält.
12. Verfahren zum Gewinnen von Information aus einem Informationsträgermedium mit den Schritten:
- Anordnen einer Mehrzahl Sonden dem Medium zugewandt,
- Gewinnen von Signalen aus dem Medium durch die Sonden, gekennzeichnet durch
- Testen eines Signalerzeugungszustandes jeder Sonde,
- Auswählen eines nachgewiesenen Mediumsignals von mindestens einer Sonde, die einen vorbestimmten Signalerzeugungszustand aufgrund des Tests des Sonden-Signalerzeugungszustandes zeigt, und
- Nachweisen der Information, ansprechend auf das ausgewählte nachgewiesene Mediumsignal.
13. Verfahren zum Gewinnen von Information aus einem Informationsträgermedium nach Anspruch 12, bei dem
- der Schritt des Anordnens der Mehrzahl Proben umfaßt:
-- Anordnen der Mehrzahl Sonden derart, daß diese Skalenmitteln des Mediums zugewandt sind, wobei die Skalenmittel eine Information bezüglich der Länge des Mediums tragen, und
- der Schritt des Informationsnachweisens umfaßt:
-- Nachweisen einer Relativverschiebungsinformation der Sonden bezüglich der Skala.
14. Verfahren zum Gewinnen von Information aus einem Informationsträgermedium nach Anspruch 12, das weiter den Schritt umfaßt:
- Reparieren einer Sonde mit einem physikalischen Defekt aufgrund des Tests des Signalerzeugungszustandes der Sonden.
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