原子力显微镜的工作模式是以针尖与样品之间的作用力的形式来分类的。主要有以下3种操作模式：接触模式(contact mode) ，非接触模式( non - contact mode) 和敲击模式( tapping mode)。

　　接触模式

　　从概念上来理解，接触模式是AFM最直接的成像模式。正如名字所描述的那样，AFM 在整个扫描成像过程之中，探针针尖始终与样品表面保持紧密的接触，而相互作用力是排斥力。扫描时，悬臂施加在针尖上的力有可能破坏试样的表面结构，因此力的大小范围在10 - 10～10 - 6 N。若样品表面柔嫩而不能承受这样的力，便不宜选用接触模式对样品表面进行成像。

　　非接触模式

　　非接触模式探测试样表面时悬臂在距离试样表面上方5～10 nm 的距离处振荡。这时，样品与针尖之间的相互作用由范德华力控制，通常为10 - 12 N ，样品不会被破坏，而且针尖也不会被污染，特别适合于研究柔嫩物体的表面。这种操作模式的不利之处在于要在室温大气环境下实现这种模式十分困难。因为样品表面不可避免地会积聚薄薄的一层水，它会在样品与针尖之间搭起一小小的毛细桥，将针尖与表面吸在一起，从而增加尖端对表面的压力。

　　敲击模式

　　敲击模式介于接触模式和非接触模式之间，是一个杂化的概念。悬臂在试样表面上方以其共振频率振荡，针尖仅仅是周期性地短暂地接触/ 敲击样品表面。这就意味着针尖接触样品时所产生的侧向力被明显地减小了。因此当检测柔嫩的样品时，AFM的敲击模式是最好的选择之一。一旦AFM开始对样品进行成像扫描，装置随即将有关数据输入系统，如表面粗糙度、平均高度、峰谷峰顶之间的最大距离等，用于物体表面分析。同时，AFM 还可以完成力的测量工作，测量悬臂的弯曲程度来确定针尖与样品之间的作用力大小。

　　三种模式的比较

　　接触模式(Contact Mode)：

　　优点：扫描速度快，是唯一能够获得“原子分辨率”图像的AFM垂直方向上有明显变化的质硬样品，有时更适于用Contact Mode扫描成像。

　　缺点：横向力影响图像质量。在空气中，因为样品表面吸附液层的毛细作用，使针尖与样品之间的粘着力很大。横向力与粘着力的合力导致图像空间分辨率降低，而且针尖刮擦样品会损坏软质样品(如生物样品，聚合体等)。

　　非接触模式(Non-Contact Mode)：

　　优点：没有力作用于样品表面。

　　缺点：由于针尖与样品分离，横向分辨率低;为了避免接触吸附层而导致针尖胶粘，其扫描速度低于Tapping Mode和Contact Mode AFM。通常仅用于非常怕水的样品，吸附液层必须薄，如果太厚，针尖会陷入液层，引起反馈不稳，刮擦样品。由于上述缺点，on-contact Mode的使用受到限制。

　　轻敲模式(Tapping Mode)：

　　优点：很好的消除了横向力的影响。降低了由吸附液层引起的力，图像分辨率高，适于观测软、易碎、或胶粘性样品，不会损伤其表面。

　　缺点：比Contact Mode AFM 的扫描速度慢。

　　其他模式

　　除了上面三种常见的三种工作模式外，原子力显微镜还可以进行下面的工作：

　　1、横向力显微镜(LFM)

　　横向力显微镜(LFM)是在原子力显微镜(AFM)表面形貌成像基础上发展的新技术之一。工作原理与接触模式的原子力显微镜相似。当微悬臂在样品上方扫描时，由于针尖与样品表面的相互作用，导致悬臂摆动，其摆动的方向大致有两个：垂直与水平方向。一般来说，激光位置探测器所探测到的垂直方向的变化，反映的是样品表面的形态，而在水平方向上所探测到的信号的变化，由于物质表面材料特性的不同，其摩擦系数也不同，所以在扫描的过程中，导致微悬臂左右扭曲的程度也不同，检测器根据激光束在四个象限中，(A+C)-(B+D)这个强度差值来检测微悬臂的扭转弯曲程度。而微悬臂的扭转弯曲程度随表面摩擦特性变化而增减(增加摩擦力导致更大的扭转)。激光检测器的四个象限可以实时分别测量并记录形貌和横向力数据。

　　2、曲线测量

　　SFM除了形貌测量之外，还能测量力对探针-样品间距离的关系曲线Zt(Zs)。它几乎包含了所有关于样品和针尖间相互作用的必要信息。当微悬臂固定端被垂直接近，然后离开样品表面时，微悬臂和样品间产生了相对移动。而在这个过程中微悬臂自由端的探针也在接近、甚至压入样品表面，然后脱离，此时原子力显微镜(AFM)测量并记录了探针所感受的力，从而得到力曲线。Zs是样品的移动，Zt是微悬臂的移动。这两个移动近似于垂直于样品表面。用悬臂弹性系数c 乘以Zt，可以得到力F=c·Zt。如果忽略样品和针尖弹性变形，可以通过s=Zt-Zs给出针尖和样品间相互作用距离s。这样能从Zt(Zs)曲线决定出力-距离关系F(s)。这个技术可以用来测量探针尖和样品表面间的排斥力或长程吸引力，揭示定域的化学和机械性质，像粘附力和弹力，甚至吸附分子层的厚度。如果将探针用特定分子或基团修饰，利用力曲线分析技术就能够给出特异结合分子间的力或键的强度，其中也包括特定分子间的胶体力以及疏水力、长程引力等。

　　3、纳米加工

　　扫描探针纳米加工技术是纳米科技的核心技术之一，其基本的原理是利用SPM的探针-样品纳米可控定位和运动及其相互作用对样品进行纳米加工操纵，常用的纳米加工技术包括：机械刻蚀、电致/场致刻蚀、浸润笔(Dip-Pen Nano-lithography，DNP)等。

　　随着科学技术的发展，生命科学开始向定量科学方向发展。大部分实验的研究重点已经变成生物大分子，特别是核酸和蛋白质的结构及其相关功能的关系。因为AFM的工作范围很宽，可以在自然状态(空气或者液体)下对生物医学样品直接进行成像，分辨率也很高。因此，AFM已成为研究生物医学样品和生物大分子的重要工具之一。AFM应用主要包括三个方面：生物细胞的表面形态观测;生物大分子的结构及其他性质的观测研究;生物分子之间力谱曲线的观测。

　　AFM对生物细胞的表面形态观察

　　AFM可以用来对细胞进行形态学观察，并进行图像的分析。通过观察细胞表面形态和三维结构，可以获得细胞的表面积、厚度、宽度和体积等的量化参数等。例如，利用AFM可以对感染病毒后的细胞表面形态的改变、造骨细胞在加入底物(钴铬、钛、钛钒等)后细胞形态和细胞弹性的变化、GTP对胰腺外分泌细胞囊泡高度的影响进行研究。利用AFM还可以对自由基损伤的红细胞膜表面精细结构的研究，直接观察到自由基损伤，以及加女贞子保护作用后，对红细胞膜分子形态学的影响。

　　生物大分子的结构及其他性质的观测研究

　　2.1 蛋白质

　　对于蛋白质，AFM的出现极大的推动了其研究进展。AFM可以观察一些常见的蛋白质，诸如白蛋白，血红蛋白，胰岛素及分子马达和噬菌调理素吸附在图同固体界面上的行为，对于了解生物相溶性，体外细胞的生长，蛋白质的纯化，膜中毒有很大帮助。例如，Dufrene 等利用AFM 考察了吸附在高分子支撑材料表面上的胶原蛋白的组装行为。结合X-射线光电子能谱技术和辐射标记技术，他们提出了一个定性解释其层状结构的几何模型。AFM 实验证实了胶原蛋白组装有时连续，有时不连续的性质，通过形貌图也提供了胶原蛋白纤维状结构特征。Quist等利用AFM 研究了白蛋白和猪胰岛素在云母基底上的吸附行为，根据AFM 图上不同尺寸的小丘状物质推测，蛋白质有时发生聚集，有时分散分布。Epand 等则利用AFM 技术研究了一类感冒病毒的红血球凝集素，首次展示了一种膜溶原蛋白自组装形成病毒折叠蛋白分子外域的实时过程。

　　在AFM 观察包裹有紫膜的噬菌调理素蛋白(BR) 的研究中，AFM 仪器的改进，检测技术的提高和制样技术的完善得到了集中的体现。在细胞中，分子马达可以将化学能转变为机械运动，防止因为布朗运动导致的细胞中具有方向性的活动出现错误，这些活动包括：肌浆球蛋白，运动蛋白，动力蛋白，螺旋酶，DNA 聚合酶和RNA 聚合酶等分子马达蛋白的共同特点是沿着一条线性轨道执行一些与生命活动息息相关的功能，比如肌肉的收缩，细胞的分化过程中染色体的隔离，不同细胞间的细胞器的置换以及基因信息的解码和复制等。由于分子马达本身的微型化，它们容易受更高的热能和大的波动的影响，了解马达分子如何正常有序工作就成为一项具有挑战性的任务。利用AFM，人们已经知道了肌动蛋白结合蛋白的结构信息和细胞运动过程中肌动蛋白骨架调控功能。

　　2.2 脱氧核糖核酸(DNA)

　　AFM液相成像技术的优点在于消除了毛细作用力，针尖粘滞力，更重要的是可以在接近生理条件下考察DNA 的单分子行为。DNA 分子在缓冲溶液或水溶液中与基底结合不紧密，是液相AFM面临的主要困难之一。硅烷化试剂,如3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)和阳离子磷脂双层修饰的云母基底固定DNA 分子，再在缓冲液中利用AFM 成像，可以解决这一难题。在气相条件下阳离子参与DNA的沉积已经发展十分成熟，适于AFM 观察。在液相条件下，APTES 修饰的云母基底较常用。目前DNA的许多构象诸如弯曲，超螺旋，小环结构，三链螺旋结构，DNA 三通接点构象，DNA 复制和重组的中间体构象，分子开关结构和药物分子插入到DNA 链中的相互作用都广泛地被AFM考察，获得了许多新的理解。

　　2.3 核糖核酸( RNA)

　　AFM对RNA的研究还不是很多。结晶的转运RNA 和单链病毒RNA 以及寡聚Poly (A) 的单链RNA 分子的AFM 图像已经被获得。因为在于不同的缓冲条件下，单链RNA 的结构变化十分复杂，所以单链RNA 分子的图像不容易采集。(利用AFM成像RNA分子需要对样品进行特殊和复杂的处理。Bayburt 等借鉴Ni2 + 固定DNA 的方法在缓冲条件下获得了单链Pre-m RNA 分子的AFM 图像。他们的做法如下： (1) 用酸处理被Ni2 + 修饰的云母基底以增加结合力; (2) RNA 分子在70℃退火，慢慢将其冷却至室温再滴加在用酸处理过的Ni2 +-云母基底上。采用AFM 单分子力谱技术，在Mg2 + 存在的溶液中，Liphardt 等研究了形貌多变的RNA 分子的机械去折叠过程，发现了从发夹结构到三螺旋连接体这些RNA 分子三级结构的过渡态。随后他们又利用RNA 分子证实了可逆非平衡功函和可逆平衡自由能在热力学上的等效性。)

　　2.4 核酸与蛋白质复合物( Nuclearacids-Protein Complex)

　　DNA 和蛋白质分子的特定相互作用在分子生物学中起着关键作用。蛋白质与DNA 结合的精确位点图谱和不同细胞状态下结合位点的测定对于了解复杂细胞体系的功能与机理，特别是基因表达的控制都十分关键。AFM 作为一种高度分辨达0。1 nm，宽度分辨率为2 nm 左右的表面分析技术，已广泛地用于表征各类DNA-蛋白质的复合物。低湿度大气条件下，Rees 等利用AFM 在接触模式下考察了λ2PL 启动子在启动和关闭转录过程中对DNA 链弯曲程度的影响。此外，这个小组还研究了另外一种λ2转录因子，Cro-蛋白对DNA 弯曲的影响。为了研究Jun 蛋白的结合是否会引起DNA 链的弯曲，Becker等利用AFM研究了包含一个AP21 结合位点的线性化质粒DNA 与Jun 蛋白的复合物。Aizawa小组对DNA 蛋白激酶Ku 亚结构域和双链DNA断裂的相关性进行了研究。Kasas 等研究了大肠杆菌RNA 聚合酶(RNAP) 转录过程中的动态酶活性。他们的方法是在Zn2 + 存在的条件下，RNAP 能够松散或紧密地与DNA 模板进行结合，通过AFM 成像了解其动态过程。

　　2.5 细胞( Cell)

　　AFM 不仅能够提供超光学极限的细胞结构图像，还能够探测细胞的微机械特性，利用AFM 力-曲线技术甚至能够实时地检测细胞动力学和细胞运动过程。利用AFM 研究细胞很少用样品预处理，尤其是能够在近生理条件下对它们进行研究。

　　利用AFM 直接成像方法，可以对固定的活细胞和亚细胞结构进行了深入研究。这些研究获得了关于细胞器的构造，细胞膜和细胞骨架更详细的信息。将细胞固定在基底上再进行AFM 观察，可以得到细胞膜结构的皱褶，层状脂肪物，微端丝和微绒毛等特征。由于细胞质膜掩盖了细胞内部骨架，现在已经发展了一种仔细剥离该层膜的方法,并利用AFM 对剥离细胞膜后的结构进行了研究。

　　AFM 在细胞研究方面的一个最重要用途是对活细胞的动力学过程，细胞间的相互作用以及细胞对其内外干扰因素的响应进行实时成像目前，AFM已经可以对外来病毒感染的细胞进行实时考察。AFM还可以研究活性状态下血小板形状的变化情况和培养的胰腺细胞对淀粉消化酶的响应情况。

　　2.6病毒( Virus)

　　早期，AFM 在生物学上的应用主要集中在病毒研究。Kolbe 等首次研究了具有不同头尾结构的T4 噬菌体。Imai 及其合作者分别对烟草花叶病毒和各类噬菌体进行了考察。烟草花叶病毒( TMV) 或星形烟草花叶病毒(STMV) 是迄今研究得最多的病毒类型。在胶体溶液中，TMV非常类似已知的蛋白质行为，可以采用研究蛋白质的方法对其进行考察。利用AFM，可以研究高度过饱和和轻微过饱和条件下TMV的二维成核生长过程。AFM研究表明，当TYMV 暴露在平衡条件下的溶液中，TYMV 晶体的(101) 面逐层向上生长，晶格的结构缺陷如空位，单粒子，位错和聚集等现象在AFM 图上区分得十分清楚。Turner 等利用从AIDS 病毒中提取的逆转录酶修饰AFM横梁，使之成为一种能检测抑制酶的活力和筛选使AIDS 病毒失活药物的方法。自支撑磷脂膜与感冒病毒结合作用以及缺陷位点结构上底物暴露的磷脂单层效应和水合双层磷脂的检测被发展成了一种新型生物传感器，这种传感器能够从其它大分子中识别特定的病毒物质。这些结果都被AFM 图像所证实。

　　生物分子间力谱曲线的观测

　　对生物分子表面的各种相互作用力进行测量，是AFM的一个十分重要的功能。这对于了解生物分子的结构和物理特性是非常有意义的。因为这种作用力决定两种分子的相互吸引或者排斥，接近或者离开，化学键的形成或者断裂，生物分子立体构像的维持或者改变等等。在分子间作用力的支配下，还同时支配着生物体内的各种生理现象、生化现象、药物药理现象，以及离子通道的开放或关闭，受体与配体的结合或去结合，酶功能的激活或抑制等等。因此，生物分子间作用力的研究，在某种意义上说，就是对生命体功能活动中最根本原理的研究。这也为人们理解生命原理，提供了一个新的研究手段和工具。

　　将两种分子分别固定于AFM的基底和探针尖端上。然后使带有一种分子的探针尖端在垂直方向上不断地接近和离开基底上的另一种分子。这时，两种分子间的相互作用力，就是二者间的相对距离的函数。这种力与距离间的函数关系曲线，称之为力谱曲线。

　　利用AFM获得的力谱曲线在生物医学中的应用：在探测一个细胞之后，根据所遇到的阻力，AFM就会赋予一个表明细胞柔软度的数值。研究人员发现，尽管正常细胞的硬度各有不同，但癌细胞比正常细胞要柔软得多，所研究的胰腺、肺部和乳腺细胞均是如此。一些肿瘤的细胞可能比另外一些更为坚硬，那就意味着这些肿瘤恶化转移的可能性较小，对病人的威胁也较小。利用AFM还可以研究不同药物对癌细胞的影响。针对细胞用药后，AFM可以观察在药物的作用下细胞的变化情况。这样可以开发出比当前所用的药物毒性更小、但同样能够阻止正常细胞发生癌变的药物，以免因癌症扩散而危及生命。

　　1、表面形貌的表征

　　通过检测探针一样品作用力可表征样品表面的三维形貌，这是AFM最基本的功能。由于表面的高低起伏状态能够准确地以数值的形式获取，对表面整体图像进行分析可得到样品表面的粗糙度(Roughness)、颗粒度(Granularity)、平均梯度(Step Height)、孔结构和孔径分布等参数;对小范围表面图像分析还可得到表面物质的晶形结构、聚集状态、分子的结构、面积和表面积及体积等;通过一定的软件也可对样品的形貌进行丰富的三维模拟显示如等高线显示法、亮度一高度对应法等，亦可转换不同的视角，让图像更适于人的直观视觉。

　　2、表面物化属性的表征

　　AFM的一种重要的测量方法是力一距离曲线，它包含了丰富的针尖一样品作用信息。在探针接近甚至压入样品表面又随后离开的过程中，测量并记录探针所受到的力，就得到针尖和样品间的力一距离曲线。通过分析针尖一样品作用力，就能够了解样品表面区域的各种性质如压弹性、粘弹性、硬度等物理属性;若样品表面是有机物或生物分子，还可通过探针与分子的结合拉伸了解物质分子的拉伸弹性、聚集状态或空间构象等物理化学属性;若用蛋白受体或其它生物大分子对探针进行修饰(functionization)，探针则会具有特定的分子识别功能，从而了解样品表面分子的种类与分布等生物学特性。

　　3、AFM的功能拓展

　　根据针尖与样品材料的不同及针尖一样品距离的不同，针尖一样品作用力可以是原子间斥力、范德瓦尔斯吸引力、弹性力、粘附力、磁力和静电力以及针尖在扫描时产生的摩擦力。目前，通过控制并检测针尖一一样品作用力，AFM已经发展成为扫描探针显微镜家族(SPM Family)，不仅可以高分辨率表征样品表面形貌，还可分析与作用力相应的表面性质。摩擦力显微镜可分析研究材料的摩擦系数 ;磁力显微镜可研究样品表面的磁畴分布，成为分析磁性材料的强有力工具;利用电力显微镜可分析样品表面电势、薄膜的介电常数和沉积电荷等。另外，AFM还可对原子和分子进行操纵、修饰和加工，并设计和创造出新的结构和物质。

　　原子力显微镜是扫描探针显微镜的一种，人们经常把它和扫描电子显微镜相比，下面就来说下它俩各自的优缺点。

　　一、优点

　　原子力显微镜观察到的图像相对于扫描电子显微镜，原子力显微镜具有许多优点。不同于电子显微镜只能提供二维图像，AFM提供真正的三维表面图。同时，AFM不需要对样品的任何特殊处理，如镀铜或碳，这种处理对样品会造成不可逆转的伤害。第三，电子显微镜需要运行在高真空条件下，原子力显微镜在常压下甚至在液体环境下都可以良好工作。这样可以用来研究生物宏观分子，甚至活的生物组织。

　　二、缺点

　　和扫描电子显微镜(SEM)相比，AFM的缺点在于成像范围太小,速度慢，受探头的影响太大。原子力显微镜(Atomic Force Microscope)是继扫描隧道显微镜(Scanning Tunneling Microscope)之后发明的一种具有原子级高分辨的新型仪器，可以在大气和液体环境下对各种材料和样品进行纳米区域的物理性质包括形貌进行探测，或者直接进行纳米操纵;现已广泛应用于半导体、纳米功能材料、生物、化工、食品、医药研究和科研院所各种纳米相关学科的研究实验等领域中，成为纳米科学研究的基本工具。原子力显微镜与扫描隧道显微镜相比，由于能观测非导电样品，因此具有更为广泛的适用性。当前在科学研究和工业界广泛使用的扫描力显微镜(Scanning Force Microscope)，其基础就是原子力显微镜。

校准曲线法是原子吸收光谱法最常用的定量方法。此法最根据被测元素的灵敏度及其在样品中的含量来配制校准溶液系列，测出标准系列的吸光度，绘制出吸光度与浓度关系的校准曲线。测得样品溶液的吸光度后，在校准曲线上可计算样品溶液中被测元素的浓度。

1.理论基础

设某元素浓度分别为xi(i=1,2,…,n)的标准溶液测得的吸光度为yi,n组xi和yi构成校正集，另测得一些未知样品的吸光度，那么用校准曲线法构造化学量模型(校正)，进而求得未知样品浓度(预测)的任务可由最小二乘法完成。

 

2.影响校准曲线斜率的因素

校准曲线的斜率即为原子吸收光谱法的灵敏度，是原子吸收光谱分析的重要指标。

对于火焰原子吸收，影响灵敏度的主要有以下几个因素：

(1)分析波长

许多元素都有几条分析线，最灵敏线可得到最高灵敏度，次灵敏线可用来分析浓度较高的样品。例如测定钴时，为了得到最高灵敏度，应使用240.7nm谱线，但要得到较高精度，而且钴的含量较高时，最好使用较强的352.7nm谱线。

(2)光谱通带

它是指单色仪出口狭缝包含波长的范围。在能将邻近分析线的其他谱线分开的情况下，应尽可能采用较宽的通带，可提高信噪比，对测定有利。对于有复杂谱线的元素来说，如铁、钴、镍等，要求选择较窄的通带，否则可导致灵敏度下降。

(3)灯电流

在保证仪器的稳定前提条件下，采用较低的电流，可提高测定灵敏度。

(4)火焰的燃料

原子吸收光谱分析中常用的火焰有：空气-乙炔和一氧化二氮-乙炔等火焰。一氧化二氮-乙炔可显著提高一些在火焰中易形成氧化物元素(例如Al)的灵敏度。

(5)火焰的类型

火焰的类型可分为：化学计量火焰、贫焰火焰和富燃火焰。选择富燃火焰可提高Ca、Al、Cr、Mo、Be、Si、Ti等元素的灵敏度。

(6)燃烧器高度

不同元素在燃烧器上原子化的高度有所不同，选择最佳的高度可获得最佳灵敏度。

(7)提升量和雾化效率

当进样毛细管弯曲时，可导致提升量降低，灵敏度下降;雾化器喷口玷污时，也可导致雾化效率降低，灵敏度下降。

对于石墨炉原子吸收，影响灵敏度的主要有以下几个因素：

• 分析波长
• 光谱通带
• 灯电流
• 进样量 石墨炉原子吸收的进样量一般为10~40mL，不同的进样量可获得不同的灵敏度。
• 石墨管的类型和状态    对于许多元素，使用石墨炉平台可显著提高灵敏度;当石墨管已接近报废明显老化，灵敏度较快的下降。另外，对于热解涂层石墨管，不同厂家、同一厂家不同批次的石墨管灵敏度都有较大区别。
• 石墨炉工作条件 干燥温度和时间、灰化温度和时间、原子化温度和时间以及内气流都可影响灵敏度。原子化步骤升温速度太慢，原子化缓慢，灵敏度降低。原子化阶段停气，可延长原子蒸气在石墨管内的停留时间，从而提高灵敏度。
• 基体改进技术  选择合适的基体改进技术，可以防止一些易挥发元素在灰化阶段的损失，从而提高灵敏度。

 

3.影响校准曲线相关系数的因素

影响校准曲线相关系数因素主要包括校准系列配制是否正确、分析方法本身的精密度和仪器的精密度。一般来所，火焰原子吸收容易获得满意的相关系数，而石墨炉原子吸收由于影响因素非常复杂，往往不容易获得理想的相关系数。下面将主要针对石墨炉原子吸收进行阐述。

3.1 校准曲线的配制

标准系列是否都在同一条件下处理，每个标准有无意外损失及玷污，这些因素都可显著影响校准曲线的相关系数。

3.2测定波长

有些元素的最灵敏分析波长，虽然灵敏度高，但往往测量精确度不太理想,进而导致相关系数不理想。例如，测定Pb，如用217.0nm的最灵敏线，由于短波区域的背景吸收和噪声，会使测定的精密度变差。

3.3光源的状态

(1)空心阴极灯设定的灯电流太低，则光能量较低，光电倍增管处于较高的负高压水平，噪声较大，信号的精度不佳。

(2)供电电源电压不稳定，或空心阴极灯质量不良(或已老化)，灯能不稳定或发生闪烁现象，使测定的精度不理想。

(3)石墨炉两端的石英窗不干净挡光，光源能量降低，测量信号的噪声增大，精度也较差。

3.4石墨管的状态

(1)新石墨管使用初期，由于石墨中含有在净化石墨材料时残留的氯和氟离子缓慢释放出来，对某些元素的测定产生干扰，往往精度不理想。

(2)石墨管已接近报废明显老化，灵敏度较快的下降，精密度也不好。

3.5进样状况

(1)手工进样，使样品溶液注于管壁的位置的重现性难以保证，影响测定的精度。

(2)自动进样器的状态 进样毛细管插入石墨管的深度不合适，毛细管尖离管壁太近时，样品溶液被无规则地吹散，使测定的精度变差。

(3)进样时石墨管的温度太高(冷却水流量不足或者冷却的时间不够充分)，当样品溶液接触石墨管壁时即产生汽化而使样品溶液无规则的散开，由于样品溶液不集中，测定精度不好。

(4)采用炉内加改进剂的方法，常因各次测定的进样是先注入样品液然后再加入改进剂，样品溶液和改进剂溶液的互相混合程度有差异，测定数据的精度不如炉外预先混合后进样的效果好。

3.6石墨炉的工作条件

(1)干燥温度过高或升温速度过快，将引起爆沸，样品发生喷溅，测量的精度极差。

(2)原子化温度不合理。原子化温度过高时，原子化速率太快，原子蒸气逸散加快，精确度变差。

(3)原子化步骤升温速度太慢，原子化缓慢，导致重现性不好。对于大多数元素，以0.5～1秒时间从灰化温度达到原子化目标温度是合适的。

(4)内气流的影响，原子化阶段停气，可延长原子蒸气在石墨管内的停留时间，从而提高灵敏度和测量精度;有时采用在原子化阶段施加适量的内气流降低灵敏度，测定较高浓度样品，但往往测量的精度较差。

 

4.校准曲线的弯曲及其解决方法

在原子吸收光谱分析中，校准曲线的线形范围较窄，导致校准曲线弯曲主要有以下原因：

(1) 由于浓度高，压力变宽和光散射导致工作曲线下弯。

(2)光谱通带过大，干扰线的进入，引起偏离，使工作曲线下弯。

(3)灯电流过高引起发射线的自吸变宽，使校准曲线的线形范围变窄。

(4)使用峰高法，校准曲线的线形范围变窄，一般线性范围为0~0.3Abs。

(5)使用塞曼效应扣除背景，正常塞曼效应的元素线性范围与普通的AAS相当，而反常塞曼效应的元素，因吸收线π组分分裂变宽，即发射线半宽度/吸收线半宽度变小时使标准曲线线性范围改善，但若果π组分和σ±组分不能完全分离，则会产生曲线返转现象。

当校准曲线出现弯曲时，可采取以下措施：

(1) 弯曲程度较小时，可减少进样量，也可使用二次或三次校准曲线。如果用的是峰高法，应改为峰面积法。

(2) 弯曲程度较大时，可降低校准曲线最高点浓度，也可采用次灵敏线。

 

5.使用校准曲线时的一些注意事项

(1)校准曲线包括“标准曲线”和“工作曲线”。应用标准溶液制作校准曲线时，如果分析步骤与样品的分析步骤相比有某些省略时，则制作的校准曲线称为标准曲线。如果模拟被分析物质的成分，并与样品完全相同的分析处理，然后绘制的校准曲线称为工作曲线。

因此，如果基体效应对分析方法至关重要时，应使用含有与实际样品类似基体的标准溶液系列进行校准曲线的绘制。如有可能，也可用与试样成分相近的标准参考物质制作校准曲线。

(2)校准曲线的点数 在原子光谱分析中，一般至少为3个点(不包括空白)，在新版的《全国疾病预防规范》中，新方法的研制要求校准曲线至少5个点(不包括空白)。因此，日常工作中，校准曲线应选择3~5个点(不包括空白)。

(3) 校准曲线的各点应尽量等距离分布在曲线上，最低点与最高点相差约一个数量级。

(4)当样品中基体不明或基体浓度很高、变化大，很难配制相类似的标准溶液时，应使用标准加入法。

1、在原吸的测定中，操作者如能做出一条相关系数为1的工作曲线的话那真是一件快事;因为它不但反映出一台仪器性能的优劣，更能体现出操作者对于样品前处理的手段、驾驭仪器的能力及对原吸分析理论的理解等诸方面的水平。

因此大家无论在讨论有关原吸的体会也好还是提出问题也好，往往离不开对工作曲线的线性好坏的质询和评说。

 

2、一条好的工作曲线对于分析结果的重要作用无需赘述，因此每当仪器操作者制作出一条线性良好的工作曲线后往往兴奋不已，尤其是难测的元素更是难以割舍。

另外，许多仪器使用者常常遇到仅测一两个样品的窘境，如果为此再做一条工作曲线，从经济、时间和工作量方面似乎又不划算，故也采用使用已存储的工作曲线;为此、目前具有可以存储和调用工作曲线软件的原吸仪器不断应运而生，这是市场的需要。

 

3、究竟使用已存储的曲线的方法好不好?影响不影响分析的准确度?这是许多使用者普遍关心的问题，也是众说纷纭的一个热点。

答案是可以的。但这里有个关键的概念：那就是“再现性”的问题。

 

4、同一台仪器同一个样品在同一个时间或同一个时间段内所测的结果的比较称为“重现性”;反之，相同的条件在间隔一段或很长时间后再测量的结果值与前面测定的结果值相比较后称为“再现性”;因此再现性的好坏是决定使用已存储工作曲线的关键因素。

 

5、影响再现性的因素很多，如：仪器的稳定性、环境温度、样品的改变(吸附、聚合、容器的溶出、污染)、人为操作等。

 

6、判断能否使用已存储工作曲线的简单方法是：

首先要保证仪器前后的测定条件的一致性，然后用先前同一个标样进行吸光值的对比。

从严格意义上讲，前后测定值完全相同是很难实现的(也有几乎一样的)，只要相差不太大就可以选用已存的工作曲线，然后选用一个浓度适中的标样，利用仪器具有的【斜率校正】功能进行在线斜率校正。

这里需要提及两点：

1)没有【斜率校正】功能的仪器很难做到，如事后采用人工修正即费时又费力，得不偿失。

2)被选用的标样我认为最好仍采用先前做曲线的同一批标样，因为样品的环境相同故校正误差相对较小(当然样品搁置时间太长、稳定性太差、浓度变化太大者除外)。

也有的使用者为了减少对样品搁置时间过长的担心，往往重新配制一个新标准用来校正，此种方法理论上可行，但用此方法校正过的曲线对先前测定过的样品的再测定结果发现，对有些元素来说其先后测定值有一定差距，其原因还望大家讨论。

 

7、尽管使用已存的工作曲线的方法简便，但是在做石墨炉痕量分析时对某些元素如铅、镉等还是采用现场制作工作曲线为上策，因为无论是标样还是样品其浓度均较低，加之石墨炉灵敏度较高，对校正后的曲线的可信度有所降低，反之火焰方式影响较少。

对于某些定性或半定量的分析(如上面例举的饱和食盐水中钙离子的测定)利用已存工作曲线法测定不失为一种简单易行的手段。

应该对各官能团的特征吸收熟记于心，因为官能团特征吸收是解析谱图的基础。

对一张已经拿到手的红外谱图：

(1)首先依据谱图推出化合物碳架类型：

根据分子式计算不饱和度，公式：不饱和度=1+n₄+(n₃-n₁)/2  其中：

n₄：化合价为4价的原子个数(主要是C原子)，

n₃：化合价为3价的原子个数(主要是N原子)，

n₁：化合价为1价的原子个数(主要是H原子)，

举个例子：比如苯：C6H6，不饱和度=1+6+(0-6)/2=4，3个双键加一个环，正好 为4个不饱和度。

 

(2)分析3300~2800cm^-1区域C-H伸缩振动吸收

以3000 cm^-1为界：高于3000cm^-1为不饱和碳C-H伸缩振动吸收，有可能为烯、炔、 芳香化合物，而低于3000cm^-1一般为饱和C-H伸缩振动吸收。

 

(3)若在稍高于3000cm^-1有吸收,则应在 2250~1450cm^-1频区，分析不饱和碳碳键的伸缩振动吸收特征峰，其中：

炔 2200~2100 cm^-1 烯 1680~1640 cm^-1 芳环 1600,1580,1500,1450 cm^-1

若已确定为烯或芳香化合物，则应进一步解析指纹区，即1000~650cm^-1的频区 ,以确定取代基个数和位置(顺反，邻、间、对)。

 

(4)碳骨架类型确定后,再依据其他官能团,如 C=O, O-H, C-N 等特征吸收来判定化合物的官能团

 

(5)解析时应注意把描述各官能团的相关峰联系起来，以准确判定官能团的存在。如2820 ，2720和1750~1700cm^-1的三个峰，说明醛基的存在。

 

解析的过程基本就是这样吧，至于制样以及红外谱图软件的使用，一般的有机实验书上都有比较详细的介绍的，这里就不详细说了。

红外谱图分析确实是一个令人头疼的问题，有事没事就记一两个吧：

1.烷烃：

C-H伸缩振动(3000-2850cm^-1)

C-H弯曲振动(1465-1340cm^-1)

一般饱和烃C-H伸缩均在3000cm^-1以下，接近3000cm^-1的频率吸收。

2.烯烃：

烯烃C-H伸缩(3100~3010cm^-1)

C=C伸缩(1675~1640 cm^-1)

烯烃C-H面外弯曲振动(1000~675cm^-1)。

3.炔烃：

伸缩振动(2250~2100cm^-1)

炔烃C-H伸缩振动(3300cm^-1附近)。

4.芳烃：

3100~3000cm^-1 芳环上C-H伸缩振动

1600~1450cm^-1 C=C 骨架振动

880~680cm^-1 C-H面外弯曲振动

芳香化合物重要特征：一般在1600，1580，1500和1450cm^-1可能出现强度不等的4个峰。880~680cm^-1,C-H面外弯曲振动吸收,依苯环上取代基个数和位置不同而发生变化 ,在芳香化合物红外谱图分析中,常常用此频区的吸收判别异构体。

5.醇和酚：主要特征吸收是O-H和C-O的伸缩振动吸收，

O-H 自由羟基O-H的伸缩振动：3650~3600cm^-1,为尖锐的吸收峰，

       分子间氢键O-H伸缩振动：3500~3200cm^-1,为宽的吸收峰;

C-O 伸缩振动: 1300~1000cm^-1

O-H 面外弯曲: 769-659cm^-1

6. 醚: 特征吸收: 1300~1000cm^-1 的伸缩振动,

脂肪醚: 1150~1060cm^-1 一个强的吸收峰

芳香醚：两个C-O伸缩振动吸收： 1270~1230cm^-1(为Ar-O伸缩) 1050~1000cm^-1(为R-O伸缩)

7.醛和酮:

醛的主要特征吸收: 1750~1700cm^-1(C=O伸缩) ；2820，2720cm^-1(醛基C-H伸缩)

脂肪酮: 1715cm^-1,强的C=O伸缩振动吸收,如果羰基与烯键或芳环共轭会使吸收频率降低

8.羧酸:羧酸二聚体:

3300~2500cm^-1 宽,强的O-H伸缩吸收

1720~1706cm^-1 C=O 吸收

1320~1210cm^-1 C-O伸缩

920cm^-1 成键的O-H键的面外弯曲振动

9.酯:

饱和脂肪族酯(除甲酸酯外)的C=O 吸收谱带: 1750~1735cm^-1区域

饱和酯C-C(=O)-O谱带:1210~1163cm^-1 区域 ,为强吸收

10.胺：

3500~3100 cm^-1, N-H 伸缩振动吸收

1350~1000 cm^-1, C-N 伸缩振动吸收

N-H变形振动相当于CH2的剪式振动方式, 其吸收带在: 1640~1560cm^-1, 面外弯曲振动在900~650cm^-1.

11.腈:

腈类的光谱特征:三键伸缩振动区域,有弱到中等的吸收

脂肪族腈 2260-2240cm^-1

芳香族腈 2240-2222cm^-1

12.酰胺:

3500-3100cm^-1 N-H伸缩振动

1680-1630cm^-1 C=O 伸缩振动

1655-1590cm^-1 N-H弯曲振动

1420-1400cm^-1 C-N伸缩

13.有机卤化物:

C-X 伸缩脂肪族：

C-F 1400-730 cm^-1

C-Cl 850-550 cm^-1

C-Br 690-515 cm^-1

C-I 600-500 cm^-1