la
phase
gazeusePour l’étude RMN de cette
cellule,
nous avons utilisé ledispositif
électrique
décrit auparagraphe
II-C-3b. Latechnique employée
estidentique
à celle que nous avons décrite dans lapremière partie
de cemémoire; nous détectons la f.e.m. induite dans les bobines
réceptrices
parla
précession
d’unepetite composante transversale, produite
àpartir
de l’aimantationlongitudinale
par uneImpulsion radiofréquence résonnante,
à lafréquence
de Larmor.L’amplitude
dusignal
est directementproportion-nelle au module de l’aimantation
transversale,
cequi permet
d’en déduire la valeur de l’aimantationlongitudinale
initiale(*).
Lafigure
II-19a donneun
exemple
designaux
RMN obtenus pour le gazpolarisé :
ilscorres-pondent
auxcomposantes
dusignal électrique
enphase
et enquadrature
par
rapport à
unefréquence
de référencefixe,
choisieproche
de lafréquence
deprécession
desspins
dans lechamp
extérieurBo.
Ces
signaux
sontanalysés numériquement.
Nous pouvons, commecela a été discuté dans la
première partie,
en extraire l’évolutiontemporelle
du module du
signai qui permet
de déterminer à la foisl’amplitude
initiale et letemps
de relaxationT2
(de l’ordre dequelques secondes,
valeur fixée par leslnhomogénéités
duchamp statique
sur le volumeV2).
Nous pouvonségalement
calculernumériquement
lespectre
enfréquence
dusignal
enregistré.
Il se compose d’unpic
à lafréquence
de Larmor dont lalargeur
est déterminée par le
temps
de relaxationT2 ;
lafigure
II-19breprésente
le
spectre correspondant
auxsignaux
de lafigure
II-19a.Nous avons étudié l’évolution de l’aimantation nucléaire au cours du
changement
d’état. Lafigure
II-20présente
les résultats obtenus au coursd’un
refroidissement,
suivi d’unréchauffement,
de l’échantillonpolarisé.
Nous y avons dessiné la courbe décrite par
l’amplitude
dusignal
RMN enfonction du
temps.
Plusieurs commentairess’imposent :
(*) Nous renvoyons le lecteur au
chapitre
IV de lapremière partie
pour-116bis
Fig.II-19 : Signal
RMNenregistré
avantliquéfaction
de l’échantillonévolution temporelle
des composantes enphase
et enquadrature
du
signal
deprécession
de l’aimantation transverse(T2~0.3 s)
spectre
enfréquence
dusignal précédent
1) le
signal
RMN détecté dans cetteexpérience
estuniquement
celui du gaz. Comme nous le verrons au
paragraphe suivant,
lesignal
duliquide présente
descaractéristiques
très différentes. Nous attribuons ici sonabsence à la faiblesse de son
amplitude;
elle résulte à la fois de l’insuffisance de laproportion
d’atomes condensés(
1/10) et du mauvais facteur deremplissage géométrique.
Eneffet,
lecouplage
entre lagoutte
formée sur la
paroi
interne deV2
et les bobines de détectionplacées
à l’extérieur ducryostat
à hélium trois est faible (*) (écartement de4,5cm
pour un rayon de
1,15cm).
2) La
liquéfaction
se traduit par une nette diminution dusignal
RMN du gaz. Nous constatonsqu’il
est réduit d’un facteur sensiblementégal
aurapport
entre le nombre d’atomesprésents
dans le volumeV2
avant etaprès liquéfaction.
Nous pouvons en conclure que le taux d’orientation dugaz n’est pas modifié au cours du processus de
liquéfaction.
De la mêmemanière,
la variationd’amplitude
dusignal
RMN reflète la variation du nombres d’atomes dansV2
au cours de laréévaporation : l’évaporation
nechange
pas defaçon significative
le taux d’orientation du gaz.3) Nous voyons
également
sur lafigure
II-20qu’après
rééva-poration
duliquide formé,
lesignal
RMN revient à un niveaucomparable
àson niveau initial. Ceci est dû au fait que la durée de
l’expérience
présentée
est assez brève. Enrègle générale,
nous avons constaté que la différence entre lesamplitudes
dusignal
RMN avantliquéfaction
etaprès
réévaporation
est sensiblementégale
à la seuleperte
par relaxationnucléaire
qui correspond
à la durée de vieT1,
visible sur lafigure,
àl’équilibre diphasé. En
fin decompte,
lapolarisation
totale varie peu au cours des deuxchangements
dephase.
(*) Nous pouvons calculer par
exemple
que si so est lesignal
induit par unmoment
magnétique placé
au centre de lacellule,
le môme momentplacé
4)
Enfin,
lafigure
II-20 montre que laliquéfaction
d’unepartie
de l’échantillons’accompagne
d’une variation sensible du taux de relaxation nucléaire enphase
gazeuse : letemps
de relaxationlongitudinale T1, qui
vaut 25mm à
0, 6K,
devient de l’ordre de 3 ou 4 minutes dès que leliquide
est formé. Nous
interprétons
cette modification parl’échange perpétuel
d’atomes entre le
liquide
et le gaz àl’équilibre biphasé, qui couple
étroitement l’évolution du taux de
polarisation
dans le gaz à celle de laphase liquide,
dont l’évolution propre estbeaucoup plus rapide
(voir §III-B-2b).
En
résumé,
lesexpériences qui
viennent d’être décrites montrentsans
ambigulté
que nous sommescapables
deliquéfier
unepartie
de l’échantillon contenu dans la cellule.Lorsque
inititalement le gaz estnucléairement
orienté,
leliquide
obtenu estégalement polarisé.
L’aiman-tation estglobalement
conservée au cours deschangements
dephase
"liquide~gaz"
et"gaz~liquide".
Dans le
paragraphe suivant,
nous abordons l’étude RMN duliquide
polarisé
lui-même. Nous verronsqu’elle permet
d’obtenir de nombreuses informations sur laphase
condensée formée dans la cellule.
Dans le document
Hélium trois polarisé: ondes de spin et liquéfaction du gaz
(Page 160-166)