[发明专利]飞行时间质谱仪的重叠峰分离方法及系统

说明书

本发明公开了一种飞行时间质谱仪的重叠峰分离方法及系统，涉及质谱数据预处理以及信息提取领域。该方法包括以下步骤：获取飞行时间质谱谱图；在谱图中选择1个邻近重叠峰的单独谱峰，采用小波基函数对当前谱峰作连续小波变换，得到小波系数曲线，根据小波系数曲线获取当前谱峰的宽度估计值；对谱图的重叠峰作傅里叶去卷积处理后得到理想谱图，根据理想谱图获取重叠峰中的谱峰个数和谱峰估计位置；以宽度估计值、谱峰个数和谱峰估计位置作为初始参数，限定重叠峰中所有谱峰的宽度相同，基于最小二乘法对重叠峰作高斯拟合，获得精确谱峰参数。本发明能够在有效分离飞行时间质谱仪的重叠峰的基础上，避免谱峰失真，显著降低产生错误拟合结果的概率。

技术领域

本发明涉及质谱数据预处理以及信息提取领域，具体涉及一种飞行时间质谱仪的重叠峰分离方法及系统。

背景技术

飞行时间质谱以其分辨率高、质量分析范围宽和检测速度快等优点成为一种应用广泛的分析技术。由于同质异位素的存在，因此当飞行时间质谱仪的分辨率不足时，离子谱峰会发生重叠，形成重叠峰。为了提高飞行时间质谱仪的分辨能力，需要通过数据处理方式分离重叠峰。

目前常用的重叠峰分离方法一般为2种：

(1)傅里叶自去卷积法，傅里叶自去卷积法能够在保持谱峰面积不变的前提下，使谱峰宽度变窄，但容易产生负旁瓣，造成谱峰失真。

(2)曲线拟合法，曲线拟合是当前应用最广泛的重叠峰分离方法，该方法首先需要确定谱峰位置，然后基于最小二乘拟合获得子峰参数，完成谱峰分离。但是，该方法的重叠峰分离能力受限于谱峰位置的检测能力，且单纯依靠最小二乘法进行拟合，重叠程度高时，很容易产生错误的拟合结果。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明解决的技术问题为：如何在有效分离飞行时间质谱仪的重叠峰的基础上，避免谱峰失真，显著降低产生错误拟合结果的概率。

为达到以上目的，本发明提供的飞行时间质谱仪的重叠峰分离方法，包括以下步骤：

S1：获取飞行时间质谱谱图，谱图中包括由多个谱峰重叠形成的重叠峰、以及单独的谱峰，转到S2；

S2：在谱图中选择1个邻近重叠峰的单独谱峰，根据谱图噪声水平选择尺度参数；根据选择的尺度参数，采用小波基函数对当前谱峰作连续小波变换，得到小波系数曲线，根据小波系数曲线获取当前谱峰的宽度估计值；对谱图的重叠峰作傅里叶去卷积处理后得到理想谱图，根据理想谱图获取重叠峰中的谱峰个数和谱峰估计位置；

S3：以S2中所述宽度估计值、谱峰个数和谱峰估计位置作为初始参数，限定重叠峰中所有谱峰的宽度相同，基于最小二乘法对重叠峰作高斯拟合，获得精确谱峰参数。

在上述技术方案的基础上，S2中所述小波基函数为高斯小波系，所述当前谱峰为高斯峰形。

在上述技术方案的基础上，S2中所述根据小波系数曲线获取当前谱峰的宽度估计值的流程包括：当前谱峰的宽度估计值为小波系数曲线的极大值和极小值的横轴距离。

在上述技术方案的基础上，S2中所述对谱图的重叠峰作傅里叶去卷积处理后得到理想谱图f′(t)的计算公式为：

其中代表傅里叶逆变换，F(w)代表飞行时间质谱谱图的傅里叶变换，G(w)代表特征函数的傅里叶变换。

在上述技术方案的基础上，S3中所述高斯拟合公式为：

其中f″(t)代表飞行时间质谱谱图的计数强度值，n代表谱峰个数，A_i为第i个谱峰的面积，exp代表以自然常数e为底的指数函数，t代表飞行时间谱图的质量数，μ_i代表第i个峰的位置，σ代表谱峰宽度，σ的初始值为宽度估计值；