Nous n'allons pas nous livrer à une étude détaillée de la structure de l'atome ; nous rappellerons simple-ment pour mémoire quelques élé-ments nous permettant d'évoquer no-tamment la quantification des différents états que prend l'atome au cours de son évolution.
L'atome d'hydrogène, le plus sim-ple, a un électron circulant sur une orbite. Les atomes plus complexes ont de nombreux électrons circulant sur plusieurs orbites. Les études spec-troscopiques ont montré qu'il y avait sept orbites ou niveaux possibles.
Lorsque la structure de l'atome est complexe, ce sont seulement les élec-trons extérieurs qui interviennent pour l'émission du spectre, soit un électron orbitale, il existe un nombre quantique pour définir la grandeur de l'ellipse et un autre nombre quantique pour défi-nir la forme de l'ellipse. De plus, il faut tenir compte de la présence du noyau.
Le noyau, avec son cortège élec-tronique tournant, fait ressembler l'atome à une toupie. A ce verticale, celle-ci étant arbitraire. ·En effet, à la manière d'une toupie oscil-lante, l'axe de rotation peut faire un certain angle avec cette verticale (fig. 5) lorsque l'atome est placé dans un champ magnétique. Nous avons vu, avec l'effet Zeeman, qu'un atome rayonnant placé dans un champ ma-gnétique émettait un spectre dont
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chaque raie se divisait en plusieurs autres. A ce phénomène nous avions trouvé une explication par la mise en
• évidence du spin de l'électron. Le spin traduit la structure fine d'un spectre, c'est-à-dire le dédoublement d'une raie. Dans le cas présent, nous avons une multiplication des raies traduisant encore un phénomène de rotation, celui de l'atome lui-même. Cette mul-tiplication indique une mulmul-tiplication des niveaux d'énergie de l'électron pé-riphérique.
Pour comprendre le problème de la toupie oscillante, il faut considérer l'électron périphérique comme une charge électrique en mouvement, c'est-à-dire un courant. Ce courant, circulant autour du noyau, fait appa-raitre l'atome comme un aimant, avec une orientation magnétique Nord-Sud.
Cette orientation correspond à l'axe de rotation de l'atome. Mais puisque comme exemple. Cette oscillation provoque un accroissement d'énergie de l'électron, accroissement dont la valeur dépend de l'inclinaison de l'axe de rotation de l'atome par rapport à la direction du champ magnétique.
Ce supplément d'énergie est dû au fait particulier que l'atome baigne dans un champ magnétique. Le mou-vement d'oscillation divise encore les niveaux d'énergie déjà existants, mais comme ceux-ci sont en nombre limité, et que cette division limite également ces niveaux d'énergie, on est conduit à penser que la manière dont peut s'incliner l'axe de rotation de l'atome, doit se limiter à quelques positions.
En effet, comme le moment angu-laire se confond avec l'axe de rotation de l'atome, il fait, avec la direction du considérer comme positive, pour 180°, elle sera en sens opposé, et nous la considérerons comme néga-tive ; à 90°, la longueur est nulle. La variation de cette longueur projetée ne se fait pas d'une façon continue, les valeurs sont représentées par des nombres entiers, puisque l'atome ne
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Direction du champ magnétique 1
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Fig. 5. - Mouvement d'oscillation d'un atome placé dans un champ magnétique.
spins de même sens laquelle on ajoute une composante de spin due aux mouvements orbitaux des particules, on peut déterminer les règles de combinaison des spins. Tou-tefois, rappelons que l'électron,
atomi-(A)
Fig. 8. - Orientation des moments magnéti-ques des nucléons, sans (A) et avec (B) la présence d'un champ magnétique extérieur.
que Z (nombre de protons), nous aurons une valeur de spin nucléaire selon les différents types de noyaux :
• pour A et Z pairs (ex. : 6C12, 8016) le comportement est assimilable à celui d'un gyroscope. Ainsi, prenons animée de deux mouvements simulta-nés : une rotation sur son axe et un mouvement de précession de cet axe autour de la verticale. Le nucléon, comme l'exprime J.-P. Armspach, peut être assimilé à un dipôle magnéti-que d'induction B0 ; les moments ma-gnétiques associés aux nucléons dont l'orientation primitive est quelconque, s'orientent vis-à-vis du champ magné-tique d'induction B0 de manière paral-lèle ou anti-parallèle (fig. 8). A s'orientent, vis-à-vis du champ Bo, d'une manière parallèle ou anti-parallèle. Les deux orientations possèdent des énergies différentes et les transitions entre les niveaux d'énergie peuvent être induites par le champ magnétique d'une oscillation radiofréquence à la fréquence de Larmor. (Résonance)
80 , nommée précession de Larmor (fig. 9). Elle est due à l'existence du moment angulaire du nucléon associé au moment magnétique d'induction.
Cette précession, que l'on représente par un vecteur animé d'une vitesse angulaire autour du champ magnéti-que, correspond à une fréquence, dite fréquence de Larmor.
Nous voilà donc en possession d'un certain nombre d'éléments mon-trant, comme l'expriment Parieny et coll., qu'il y a un rapport constant entre la force du champ magnétique et la fréquence de Larmor. Cette constante, caractéristique de l'atome considéré, est appelée rapport gyro-magnétique.
Fig. 9. - Précession de Larmor, due à l'exis-tence du moment angulaire d'un nucléon, as-socié au champ magnétique d'induction.
Ainsi, si l'on applique des impul-sions radiofréquences dans le champ magnétique, on provoque un désali-gnement des atomes. Celui-ci s'effec-tue également sous la forme d'une précession et n'apparaît qu'avec une radiofréquence précise, la fréquence de Larmor. Dans cette affaire, il y a avec restitution de l'énergie absorbée et réémission RF. C'est cette réémis-sion radiofréquence qui représente le signal que l'on veut mettre en évi-dence pour individualiser le noyau considéré. D'abord identifier et mesurer la valeur du signal, c'est de la spectrométrie RMN appliquée à l'analyse chimique.
Ensuite, on peut localiser et dresser la carte répartissant les différents si-gnaux, on réalise alors une coupe anatomique (tomographie).
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