بخش 5.2.2

یک عامل بسیار مهم شکل هندسی تماس است. غالباً تماس میان یک پروب شکل‌دار و یک نمونه مسطح وجود دارد. این روش معمولاً به استفاده از دو نمونه مسطح ترجیح داده می‌شود زیرا دستیابی به یک تراز مناسب نمونه‌های مسطح مشکل است. تنش‌های تماس ایجاد شده در نمونه‌ها شدیداً وابسته به شکل آن‌هاست، بنابراین مهم است که شکل سوزن پروب قبل از شروع آزمون‌ها به درستی مشخصه‌یابی شود. در برخی از موارد هر دو نمونه ممکن است شکل‌دار باشند، همانند شکل هندسی که قبلاً بطور متداول در دستگاه‌های اندازه‌گیری نیروی سطحی مورد استفاده قرار گرفته است و در آن دو نمونه استوانه‌ای شکل با هم در تماس قرار می‌گیرند.

مشخصه‌یابی شکل سوزن معمولاً از طریق روش‌های میکروسکوپی مختلف از قبیل میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)¹ و AFM انجام می‌شود. میکروسکوپی نوری برای ارزیابی شکل کلی سوزن و کیفیت آن مورد استفاده قرار می‌گیرد. برخی از میکروسکوپ‌های نوری براساس روش‌های هم‌کانونی یا تغییرپذیری کانون کار می‌کنند، توانایی سنجش ارتفاعی با توان تفکیک۱۰ nm یا بیشتر را دارند اما دقت تفکیک‌پذیری جانبی محدود به حدود۱۵۰ nm است میکروسکوپ الکترونی روبشی را می‌توان به نحوی بسیار مؤثر مورد استفاده قرار داد اما باید اطمینان حاصل کرد که راستای پروب به صورت بهینه برای اندازه‌گیری شکل قرار دارد. این نکته نیز مهم است که پروب را از چندین زاویه متفاوت مورد بررسی قرار داد زیرا تصویر ایجاد شده با SEM دوبعدی می‌باشد.

برای پروب‌های بسیار ریز می‌توان میکروسکوپی الکترونی عبوری (TEM)² را مورد استفاده قرار داد.

شاید بهترین روش برای ارزیابی شکل پروب استفاده از AFM به منظور اندازه‌گیری شکل سوزن باشد. این روش هم در ارتفاع و هم در راستای جانبی توان تفکیک مناسبی دارد و اطلاعات به‌دست آمده را می‌توان به سادگی پردازش نمود تا اینکه تجزیه و تحلیل مناسبی از انحراف شکل نوک سوزن از شکل مورد نظر به‌دست آید. با این وجود احتیاط در مورد کالیبراسیون و کنترل خود AFM به منظور حذف یا کاهش خصوصیات غیرخطی و حلقه پسماند روش در حرکت روبش AFM لازم است و هم چنین کالیبراسیون شکل سوزن AFM می‌تواند خود یک مسئله مهم باشد.

1-Scanning electron microscopy
2-Transmission electron microscopy

همچنین شکل سوزن را می‌توان از طریق تورفتن آن درون مواد مرجعی که شکل تورفتگی آن‌ها مشخص است ارزیابی کرد. شکل تورفتن¹ را می‌توان اندازه‌گیری کرد یا شکل سوزن را می‌توان از طریق رفتار تورفتگی مشخص ماده مرجع محاسبه کرد.

معمولاً سوزن به شکل‌های کروی، مخروطی و هرمی شکل مانند وسیله ایجاد تورفتگی برکویچ² می‌باشد. وسیله تورفتگی ویکرز³ به دلیل پتانسیل در راس گوه⁴ و به‌علت شکل چهار سویه، توصیه نمی‌شود. گوی‌ها را می‌توان برای آزمون‌های با تماس غلتشی مورد استفاده قرارداد اما باید در مورد حرکت آزادانه گوی‌های کوچک مورد استفاده در این آزمون‌ها دقت نمود.

غالباً پروب‌های الماس به‌علت در دسترس بودن و عدم ایجاد تغییر شکل در آن‌ها در تماس با مواد آزمون، مورد استفاده قرار می‌گیرند. از آن جایی که بهتر است از موادی استفاده نمود که در کاربرد نهایی مناسب‌تر باشند استفاده از پروب‌های الماس باید بطور دقیق در نظر گرفته شود. تغییر شکل قابل ملاحظه می‌تواند در پروب‌های الماس نیز رخ دهد (به بند۵-۲-۸ رجوع کنید).