线性离子阱束缚离子,依靠的是四极杆主射频(RF)电压和杆两端的门电极电压共同作用[1-2]。阱内离子被主射频RF电压限制在对称轴附近,做绕轴运动。离子绕轴运动的频率fz(久期频率)fz=βzν/2与其质量数m和RF电压的幅值Vpo、频率ν等密切相关,另βz与交变工作参数qz有关。当在线性离子阱上叠加的辅助射频(ac)的频率与离子久期频率相等时,阱内离子发生共振。离子阱依靠的就是这一共振效应,用以进行离子抛出、离子选择和离子碎裂等串级质谱操作[3-4]。然而,辅助射频所需幅值较低,电路所需技术难度相对较小;所以,RF电压的稳定与可控是线性离子阱的电气系统研制过程中最重要的环节之一。在常见的四极杆和离子阱射频电路中,RF电压通常是通过线圈放大得到的。当射频初级信号施加到放大线圈上时,线圈和电容的并联LC谐振电路相当于一个负载。因此,为保证初级信号施加到线圈上时幅值不发生明显的衰减,所设计的线圈前置电路必须采用功率放大,具有较强的带负载能力。同时,为了能精准地控制施加在四极杆上主频的电压幅值,还要求该前置功率放大电路有修正射频初级信号放大倍率的功能。常用电路采用恒电流模式的并联谐振电路,但在实际工作中发现该电路的RF负载能力并非十分理想。在此种背景下,基于本实验室原有的研究基础,我们设计并优化了一种应用于离子阱主射频电气系统的恒电压模式的并联谐振电路,电路实物图如图1所示。该电路主要具有以下特点:(1)实现恒压功率放大,带负载能力强。最低可带5Ω负载,这为后级的线圈放大和高压射频获得提供基础;(2)放大倍数可调。可根据需要调整整个前置电路的放大倍数,以配合后级电路,使得谐振后线圈上实际施加的射频电压与理论要求控制的电压接近。(3)恒压模式RF增益反馈控制稳定,调试相对容易。实验结果表明,该前置放大电路连接并联LC谐振电路后幅值衰减较小,并能实现一定范围内的幅值调节,使离子阱上的RF主频的幅值能够得到精确控制。在离子阱工作时主频能够配合辅助射频将母离子捕获并将其击碎。实验中采用利血平试剂作为样品,可将其母离子捕获并打碎,得到的谱图如图2所示。