[发明专利]质谱同位素精细结构与超精细结构的模拟方法及装置

权利要求书

1.一种质谱同位素精细结构的模拟方法，其特征在于，通过同位素矢量操作计算任一给定分子式的同位素精细结构；其中，同位素矢量为质量矢量与丰度矢量的组合；质量矢量按照升序或降序排列，丰度矢量元素与质量矢量元素一一对应；所述模拟方法，包括：

步骤1：求取“找零”系统D；其中，“找零”系统D为一组正整数集合，正整数集合内元素为给定分子式中各个元素原子个数分解的次数，正整数集合内元素数目对应定分子式中元素的原子个数；

“找零”系统D是经过χ值优化且具有小于预设阈值的χ值；χ值的计算过程为：从1开始直至到给定分子式中相应元素原子个数，利用贪心算法计算将给定分子式中相应元素原子个数分解的次数，最后求取给定分子式中所有元素分解次数的均值即为χ值；

步骤2：将给定分子式中各个元素的原子数投影到“找零”系统D上，得到各个元素原子数的“找零”分组，并将“找零”分组中具有不同数目的原子团作为“原子簇”；

步骤3：对各个元素的每个“原子簇”的质量矢量和丰度矢量进行正则运算；

步骤4：计算各个元素正则运算后“原子簇”的矢量乘积矩阵和加和矩阵，对矢量乘积矩阵和加和矩阵进行卷积运算，得到新的质量矢量与丰度矢量，进而得到各个元素的新同位素，最终得到给定分子式的所有元素的同位素精细结构。

2.如权利要求1所述的一种质谱同位素精细结构的模拟方法，其特征在于，当给定分子式X_n仅由一种元素X构成，则同位素矢量为质量矢量和丰度矢量的顺序集合，由具有相同中心质量的同位素组成；X_n的质量顺序集合表示为：

其中：每个中心质量是u_h，中心质量对应的同位素子矢量是[u_hk]，h和k是整数，中心质量对应于同位素精细结构中第h个峰的质量数；[u_hk]对应于第h个峰的同位素超精细结构中所有质量数，即精细结构丰度矢量。

3.如权利要求1所述的一种质谱同位素精细结构的模拟方法，其特征在于，在所述步骤4中，同位素的精细结构中质量矩阵的计算公式为：

其中，m_α和m_β是需要运算的质量矢量；

同位素的精细结构中丰度矩阵的计算公式为：

其中，p_α和p_β是需要运算的丰度矢量。

4.一种质谱同位素超精细结构的模拟方法，其特征在于，包括：

采用如权利要求1-3中任一项所述的质谱同位素精细结构的模拟方法，得到给定分子式的所有元素的同位素精细结构；

当给定分子式仅由一种元素构成时，直接提取出给定分子式的同位素精细结构中第h个峰的质量子矢量顺序集合以及丰度子矢量顺序集合，得到给定分子式的同位素超精细结构；其中，h为给定质荷比，为正整数。

5.一种质谱同位素超精细结构的模拟方法，其特征在于，包括：

采用如权利要求1-3中任一项所述的质谱同位素精细结构的模拟方法，得到给定分子式的所有元素的同位素精细结构；

当给定分子式中独立元素的个数大于2时，给定分子式为X_aY_bZ_c...；则将分子式中所有元素分成两个大类，使其满足：

其中，q_i是元素X_i的天然稳定同位素的数量；i表示分子式X_aY_bZ_c...中元素X,Y,Z,...所处的位置；

求解f(s)的最小值；其中s为元素集合；

找出指定质荷比对应的h值；并且对任意两个元素集合内的元素进行乘积矢量运算，计算得到第h个峰位置的超精细结构：

其中m和p分别对应质量矢量和丰度矢量，α和β是矩阵中元素的位置坐标；h为给定质荷比，为正整数。

6.如权利要5所述的一种质谱同位素超精细结构的模拟方法，其特征在于，对元素集合内的元素如下运算：

其中，v_α和u_β是需要运算的同位素矢量。