Dissertation gratuites

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  • Publié le : 28 mars 2011
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   1)     Principe de la Résonance Magnétique Nucléaire
  a)   Magnétisme et atomes
  Le principe de la R.M.N. exploite la propriété qu’ont les noyaux atomiques de se comporter comme des dipôles magnétiques dans un champ magnétique. Les noyaux tournent sur eux-mêmes et possèdent un spin (vecteur représentant l’axe de rotation) ou moment magnétique qui se comporte comme un aimant.
Momentmagnétique angulaire de spin ou spin
C'est un vecteur qui représente l'axe de rotation du proton sur lui-même
   
  Sans effet extérieur, cet aimant s’oriente dans n’importe quelle direction, de façon aléatoire. Mais lorsqu’il est soumis à un champ magnétique B constant et homogène (de 0,2 à 2,0T), il s’oriente selon des directions bien précises :
Dans un champ magnétique, le spin du protons’aligne selon 2 positions :
parallèle (Sud Nord) ; antiparallèle (Nord Sud)
 Les deux positions ne sont pas équivalentes. Elles correspondent à des niveaux d'énergie différents.
Il faut un paquet d'énergie ou "quantum" moins élevé pour mettre un proton en position parallèle.
Or les protons suivent la règle générale : moins on en fait, mieux on se porte.
Par conséquent, il va y avoir untout petit peu plus de protons alignés en position parallèle dans le sens du champ magnétique.
Sur 2 millions et 3 protons, alignés dans un champ magnétique de 0,3 teslas, il y en aura 1 million + 3 dans le sens du champ magnétique, sens parallèle, et 1 million dans le sens antiparallèle.
Donc entre les deux positions, parallèle et antiparallèle, il existe une différence d'énergie DE.
C'estcette différence entre les deux niveaux d'énergie qui va rendre possible la détection d'un signal de résonance magnétique.
Lorsqu'on augmente l'intensité du champ magnétique, on augmente la différence d'énergie qui existe entre les deux états des spins.
Ce faisant, on augmente le signal, mais aussi certains artéfacts et autres inconvénients, ce qui fait que l'on ne peut pas augmenter le champmagnétique au-dessus de deux teslas.
b)   Résonance et signal
  Lorsque les noyaux alignés reçoivent un apport d'énergie sous la forme d'une onde électromagnétique dont la fréquence est égale à la fréquence de résonance du noyau (fréquence de Larmor), ils entrent en résonance et basculent du sens parallèle au sens antiparallèle, c'est-à-dire de l'état fondamental de basse énergie au niveau dehaute énergie.
Pour indication, l’hydrogène résonne :
_ à 21,2 MHz dans un champ de 0,5 tesla
_ à 42,5 MHz dans un champ de 1,0 tesla
_ à 63,8 MHz dans un champ de 1,5 teslas
Lorsque l'émission RF s'arrête, le proton reprend sa position initiale et restitue cette énergie, sous la forme d'un signal, que l’on représente comme une sinusoïde amortie :

Cette sinusoïde se caractérise par :Sa fréquence : c'est la fréquence de résonance.
Son amplitude de départ : elle est fonction du nombre de protons dans l'échantillon, de l'intensité de l'onde RF, de l'intensité du champ magnétique, de l'environnement physico-chimique des protons. L'amplitude s'exprime sous la forme d'une intensité de courant induite par l'onde radiofréquence dans la bobine réceptrice.
La pente de la courbe dedécroissance : cette pente présente une décroissance exponentielle.
La décroissance est dite libre, parce qu'elle s'effectue librement après arrêt de l'impulsion RF. Cette impulsion RF a induit un signal, d'où le nom de décroissance de l'induction libre ou en anglais "Free Induction Decay" ou encore FID.
 Les protons alignés dans le champ magnétique sont représentés par un vecteur demagnétisation M qui a deux composantes, la magnétisation longitudinale Mz et la magnétisation transversale Mxy.  

Une impulsion de radiofréquence appropriée diminue Mz et augmente Mxy.

A l'arrêt de l'impulsion RF, le retour à l'état d'équilibre s'accompagne d'une part de la restauration de la magnétisation longitudinale (au cours de cette remagnétisation, il y a des échanges d’énergie importants...
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