Comparaison des schémas d’excitation

Fig. 1.9: Gradient de«purge»placé entre le bloc d’excitation et de détection.

De la même manière, ces équations comportent parfois un terme dépendant uni-quement de z qui se traduit par un décalage de la fenêtre spectrale lors de la détec-tion. Pour compenser ce déphasage et parce que les calculs menant à ces équations ont fait l’objet d’approximations conduisant à des termes de phase imprévus, il est utile d’ajouter un gradientGc de déphasage dit«spoiler»ou«gradient de purge» avant la détection (Fig. 1.9). Ce gradient joue également un rôle dans l’ajustement de la position des échos ultrarapides dans la fenêtre de détection.

1.3.4 Comparaison des schémas d’excitation

1.3.4.1 Comparaison théorique

Selon le type d’encodage spatial, les schémas présentés précédemment ne per-mettent pas tous d’obtenir un spectre RMN J-résolu. Dans l’optique de réaliser une séquence de spectroscopie RMN 2D J-résolue ultrarapide localisée, la comparaison sera donc limitée au schéma original de A. Tal, à sa version avec le second gradient inversé, et au schéma proposé par P. Pelupessy.

Les schémas d’excitation présentés précédemment induisent tous un déphasage comportant un terme en Ω·z. Ce terme, notéC, a un impact sur l’encodage spatial et peut être directement relié à la résolution spectrale des signaux ultrarapides. P.

Giraudeau a montré que la largeur à mi-hauteur δν¹² des pics selon la dimension ultrarapide est inversement proportionnelle à la constanteC [Giraudeau and Akoka, 2008], comme décrit par l’équation (1.14). La meilleure résolution est obtenue pour une valeur maximale de C. Cette constante constitue un premier élément de com-paraison théorique entre les différents motifs d’excitation.

δν¹² ≈ 1,21

L·C (1.14)

Schéma d’excitation Te C

A. Tal δ^π/2

2

+ δ

·

1+G^π/_e ²/G^π_e A. Tal avec Ge inversé δ^π/2

2

+ δ

P. Pelupessy

2 · δ

Tab. 1.1: Expressions analytiques du temps moyen Te passé par les aimantations dans le plan transversal et de la constante de codage C pour différents schémas d’excitation continue.

Le deuxième critère de comparaison est lié à la durée du motif d’excitation qui a un impact direct sur l’intensité du signal. En effet, lors de l’étape d’excitation, la relaxation transversale entraîne une perte de signal qui dépend des temps de relaxa-tion et du temps passé par les aimantarelaxa-tions dans le plan transversal. Ce temps diffère d’un schéma d’excitation à l’autre. Ainsi, dans le schéma de P. Pelupessy, cette durée est indépendante de z et est égale à la durée du motif d’excitation, car toutes les aimantations sont basculées dans le plan transversal au même moment par l’impul-sion 90^◦ initiale. Dans les autres schémas, le temps passé dans le plan xy dépend de la position z, les différentes parties de l’échantillon étant excitées à des instants différents. Afin de comparer les différents schémas dans des conditions similaires, P. Giraudeau a proposé de définir le temps moyen passé par les aimantations dans le plan transversal [Giraudeau, 2008], noté Te. Les différents schémas devront être comparés àTeidentique pour s’assurer qu’ils ont bien la même dépendance envers la relaxation transversale. Les expressions analytiques de la constante de codageC et de la durée Te sont données pour chacun des quatre motifs d’excitation ultrarapide dans le tableau 1.1.

Le tableau 1.1 montre que la constante C est maximale pour les motifs d’ex-citation proposés par P. Pelupessy et A. Tal avec inversion du second gradient.

Ces deux motifs permettent donc théoriquement d’obtenir la meilleure résolution.

Le schéma original proposé par A. Tal souffre d’une plus faible résolution due au terme ^{1−Gπ/2e /Ge}

1+G^π/2e /Ge, rapport des gradients d’excitation qui pondère la valeur de C. Ce terme peut être négligé si G^π_e G^π/2_e . Or, pour respecter la condition (1.8), il est

alors nécessaire de réduire fortement la durée du gradient G^π_e et donc de l’impulsion 180^◦. Cette impulsion 180^◦ à balayage en fréquence doit toutefois conserver une cer-taine durée pour être adiabatique et réaliser une refocalisation efficace [Hardyet al., 1986]. Pour ces raisons, le schéma original proposé par A. Tal n’est pas optimal pour l’obtention de spectres RMN 2D J-résolus.

Pour résumer, les schémas d’excitation continue proposés par P. Pelupessy et A. Tal (avec inversion du second gradient) permettent d’obtenir théoriquement les meilleurs résultats en terme de résolution spectrale.

1.3.4.2 Comparaison expérimentale

Pour confirmer les résultats théoriques évoqués dans le paragraphe précédent, P. Giraudeau a vérifié expérimentalement leurs performances en terme de RSB et de résolution [Giraudeau, 2008]. En pratique, les trois schémas d’excitation ont été testés pour une duréeTecourte (30 ms) pour limiter le phénomène de relaxation et en appliquant des gradients d’excitation de même intensité pour encoder spatialement la même longueur d’échantillon. Le motif de détection (Cf. §1.4.2) et la procédure de reconstruction des données étaient également identiques dans les trois cas.

Les résultats expérimentaux obtenus ont confirmé les résultats théoriques pré-sentés précédemment. Les schémas d’excitation proposés par P. Pelupessy et A.

Tal (avec inversion du second gradient) permettent d’obtenir la meilleure résolu-tion. Toutefois, le schéma proposé par P. Pelupessy est plus performant en terme de RSB, surtout pour une durée d’excitation Te longue. Cet écart peut s’expliquer par le fait que la durée Te calculée pour le schéma de A. Tal (avec inversion du second gradient) est une approximation. De plus, ce schéma d’excitation est en pratique dif-ficile à mettre en œuvre. Les intensités de l’impulsion 90^◦ et du gradient d’excitation doivent être ajustées avec précision pour obtenir une résolution acceptable.

Le schéma d’excitation proposé par P. Pelupessy permet d’obtenir le meilleur RSB et la meilleure résolution par rapport aux autres schémas disponibles dans la littérature. Il est également le plus simple à mettre en œuvre. Pour ces raisons, ce schéma d’excitation constitue un bon point de départ pour le développement du bloc d’excitation de la séquence de spectroscopie RMN 2D J-résolue ultrarapide localisée développée au chapitre 2.

1.4 Détection des signaux spectroscopiques