AIDT 온디바이스 STEM 소각 중성자 산란(SANS) 고분자 회전 반경 서보 엔진

using System;
using System.Runtime.CompilerServices;

namespace ZeliDesk.Stem.Sans
{
    public readonly ref struct SansConformationState
    {
        public readonly double RadiusOfGyrationNm;   // 고분자 회전 반경 R_g (nm)
        public readonly double ForwardScatteringI0;  // 영각 산란 강도 I(0)
        public readonly double PorodExponentDf;      // 프랙털 차원 지수 d_f
        public readonly double DeuterationFraction;  // 중수소화 용매 비율 (% D2O)
        public readonly double ContrastDeltaRho;     // SLD 콘트라스트 (10^10 cm^-2)
        public readonly double MolecularWeightKda;   // 추정 분자량 (kDa)

        [MethodImpl(MethodImplOptions.AggressiveInlining)]
        public SansConformationState(double rg, double i0, double df, double dFrac, double dRho, double mw)
        {
            RadiusOfGyrationNm = rg;
            ForwardScatteringI0 = i0;
            PorodExponentDf = df;
            DeuterationFraction = dFrac;
            ContrastDeltaRho = dRho;
            MolecularWeightKda = mw;
        }
    }

    public ref struct SansAnalyzerEngine
    {
        private const double SldPolymer = 1.45e10;   // 수소화 고분자 SLD (cm^-2)
        private const double SldH2O = -0.56e10;      // H2O SLD (cm^-2)
        private const double SldD2O = 6.38e10;       // D2O SLD (cm^-2)

        private double _d2oRatio;                    // 현재 중수소화 비율 (0.0~1.0)
        private double _detectorDistanceM;           // 검출기-시료 거리 (m)

        public SansAnalyzerEngine(double initD2o = 0.40, double detDistM = 4.0)
        {
            _d2oRatio = initD2o;
            _detectorDistanceM = detDistM;
        }

        [MethodImpl(MethodImplOptions.AggressiveInlining)]
        public SansConformationState StepServo(double guinierSlope, double interceptLnI0, double highQPwrLawSlope, double dtSec)
        {
            // 1. 용매 SLD 및 콘트라스트 매칭 계산
            double solventSld = (1.0 - _d2oRatio) * SldH2O + _d2oRatio * SldD2O;
            double deltaRho = Math.Abs(SldPolymer - solventSld);

            // 2. 기니어 기울기 m = -Rg^2 / 3 로부터 회전 반경 R_g (nm) 계산
            // slope = -Rg^2 / 3 (q in 1/nm)
            double safeSlope = Math.Min(guinierSlope, -1e-6);
            double rgSquared = -3.0 * safeSlope;
            double rgNm = Math.Sqrt(Math.Max(rgSquared, 0.01));

            // 3. I(0) = exp(intercept) 산출
            double i0 = Math.Exp(Math.Clamp(interceptLnI0, -20.0, 20.0));

            // 4. 고파수 멱법칙 기울기로부터 프랙털 차원 d_f 추출
            double df = Math.Clamp(Math.Abs(highQPwrLawSlope), 1.0, 4.5);

            // 5. I(0) 및 콘트라스트로부터 고분자 절대 분자량 (kDa) 추정
            double mwKda = Math.Clamp((i0 / Math.Max(deltaRho * deltaRho * 1e-20, 1e-4)) * 0.05, 1.0, 5000.0);

            return new SansConformationState(
                rg: rgNm,
                i0: i0,
                df: df,
                dFrac: _d2oRatio * 100.0,
                dRho: deltaRho * 1e-10,
                mw: mwKda
            );
        }
    }
}