Dispositif RMN

et´e d´etect´ee pendant le passage de la direction horizontale `a la direction verticale.

I.4.3 Dispositif RMN

Le sch´ema du dispositif d’induction et de d´etection dans la zone d’´etude pour la direction verticale est pr´esent´e sur le sch´ema I.8.

Bobines inductrices

Les bobines inductrices produisent le champ r´esonnant B₁, perpendiculaire au champ sta-tique B₀ lorsqu’elles sont parcourues par un courant radiofr´equence (RF) de fr´equence 19500 Hz pendant une impulsion de dur´ee donn´ee. Trois paires de bobines inductrices ont dˆu ˆetre plac´ees pour pouvoir d´etecter l’´evolution de l’aimantation dans diff´erentes conditions :

– une paire autour de la zone de pompage, d’axe horizontal orthogonal au champ B₀ hori-zontal ;

– une paire autour de la zone d’´etude du liquide, d’axe vertical pour basculer l’aimantation lorsque B₀ est horizontal ;

– une paire autour de la zone d’´etude du liquide, d’axe horizontal, pour observer l’aiman-tation lorsque B0 est vertical.

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 M=Mo . (cos a )x Mo 0.77 ±0.01 a 37.2° ±0.3°

Amplitude maximum du signal RMN (u.a.)

Nombre de pulses

Fig. I.9 – Mesure de l’amplitude du signal de pr´ecession RMN apr`es une s´erie de pulses ra-diofr´equences induits dans les bobines inductrices de dur´ee (1.000 ± 0.001 ms) et d’amplitude (2.067 ± 0.001 V) constantes. Une approximation par la m´ethode des moindres carr´es permet de d´eduire que l’aimantation est bascul´ee d’un angle de 37.2 ± 0.3<sup>◦</sup> apr`es chaque pulse. Soit 18.0 ± 0.2 ^◦.(ms)⁻¹.V⁻¹.

La calibration de l’angle de basculement α a ´et´e r´ealis´ee `a la fois num´eriquement `a par-tir des caract´eristiques g´eom´etriques des bobines, et exp´erimentalement en mesurant la perte d’aimantation longitudinale apr`es une impulsion de dur´ee donn´ee. Un exemple de calibration exp´erimentale de l’angle de basculement est pr´esent´e sur la figure I.9. On estime ainsi que l’on connaˆıt l’angle de basculement appliqu´e `a mieux que 1% pr`es.

Bobines de d´etection

L’aimantation transverse pr´ecessant `a la fr´equence de Larmor cr´ee une diff´erence de potentiel (ddp) ´electrique aux bornes d’un circuit de d´etection ; l’´etude de ce signal ´electrique renseigne sur cette ´evolution. Deux dispositifs de d´etection ont ´et´e mis en place, l’un pour le suivi de l’aimantation pendant le pompage, l’autre pour l’´etude de l’aimantation dans le liquide, qui

de 45mm. Leur orthogonalit´e avec les bobines inductrices est ajust´ee de fa¸con `a minimiser le flux capt´e par les bobines d´etectrices lors de l’impulsion RF. La r´esistance totale est 56 Ω. Ces bobines sont plac´ees `a hauteur du fond du tube en U, de part et d’autre du tube Dewar, `a l’ext´erieur de celui-ci mais au plus pr`es de la cellule. Elles sont donc `a temp´erature ambiante.

Un moyen classique pour disposer d’un signal ´electrique assez grand et pour r´ealiser un fil-trage des fr´equences capt´ees par le circuit de d´etection consiste `a utiliser un circuit de d´etection r´esonnant autour de la fr´equence ´emise. Pour cela, un condensateur de capacit´e C =1.1 nF est ajout´e en parall`ele au circuit constitu´e des bobines de d´etection, circuit ayant une imp´edance capacitive apparente de 1.3 nF `a la fr´equence de d´etection. Le circuit de d´etection ainsi obtenu r´esonne `a 19580 Hz avec un facteur de qualit´e Q = 14.4 (soit une bande passante `a 3 dB de 360 Hz). Ce facteur de surtension permet d’am´eliorer le couplage entre le circuit de d´etection et l’aimantation nucl´eaire. N´eanmoins, un couplage trop important entraˆıne un ph´enom`ene connu, nomm´e radiation damping, qui perturbe la dynamique de l’aimantation [44]. On v´erifiera par la suite que, dans le cadre de notre exp´erience, les effets du radiation damping restent n´egligeables devant les autres termes qui r´egissent l’´evolution de l’aimantation (cf. infra, section II.5.2).

N.B. : Ces chiffres sont donn´es en tenant compte de l’ajout de la troisi`eme bobine (cf. infra).

Dispositif ´electronique

La ddp cr´e´ee aux bornes des bobines par la pr´ecession de l’aimantation transverse, est typiquement de 2 `a 50 µV, et oscille `a une fr´equence proche de ω₀=19500 Hz. Elle d´ecroˆıt en un temps T₂^∗ allant de 0.1 `a 60 s. Cette ddp est analys´ee par un amplificateur `a d´etection synchrone (ADS) num´erique fabriqu´e par EG&G, dont la fr´equence de r´ef´erence ω_ref est choisie proche de ω₀. Cet ADS r´ealise un filtrage fr´equentiel avec une constante de temps de 640 µs, ce qui correspond `a une bande passante plus large que celle du circuit de d´etection. L’ADS d´elivre un signal de sortie sur deux voies en quadrature. Le signal de sortie de l’ADS est digitalis´e par des convertisseurs analogiques num´eriques de 16 bits et enregistr´e sur un PC. Diff´erents traitements informatiques sont ensuite appliqu´es selon les cas.

– Elimination des premiers points : le circuit de d´etection est satur´e pendant les 6 premi`eres millisecondes par le ”cross-talk” entre les bobines de d´etection et les bobines inductrices. – Transform´ee de Fourier discr`ete (FFT Fast Fourier Transform [42]) complexe : permet

d’obtenir le spectre en fr´equence du signal.

– Filtrage fr´equentiel. On effectue une FFT pour obtenir le spectre, on rep`ere une zone de fr´equences o`u le signal a ´et´e identifi´e, puis on effectue une FFT inverse uniquement sur

cette plage de fr´equences. On obtient ainsi un comportement temporel o`u les bruits de fr´equences ´eloign´ees ont ´et´e ´elimin´es.

– Elimination des pulses de bruit parasites du signal temporel.

– Autocorr´elation : permet de compenser les effets de d´erive du champ magn´etique pendant les 30 s que durent l’enregistrement d’une FID (cf. section I.4.5).