Principe RMN

Pour l’alignement du spin d’un atome, il y a un terme d’énergie potentielle :

, où   représente le champ magnétique qui l’environne.

Comme l’alignement d’un spin nucléaire  est quantifié, il y a un jeu de différents niveaux d’énergie supplémentaires Ei pour lequel le noyau peut être concerné par un champ magnétique. Ainsi, les états d’énergie de particules avec un spin 1/2, comme le proton, nous avons un alignement de spin opposé au spin d’alignement qui diffère de :

Le niveau d’énergie de l’atome peut être altéré par une force électro-magnétique, par exemple dans un circuit résonnant. L’interaction entre le noyau et la source externe concerne un photon, lié à l’interaction électromagnétique. Comme le niveau d’énergie d’un noyau est quantifié, un noyau disposant d’une énergie initiale Ei, elle peut seulement absorber des photons ou les émettre correspondant à l’énergie : 

A, un proton peut seulement émettre ou absorber des photons d’énergie 

Suivant les équations de Planck, ceci correspond à une onde électro-magnétique de fréquence :   où h est la constant de Planck. Cette fréquence est dite de Larmor.

La fréquence dépend du champ magnétique et du rapport gyromagnétique  .

Ainsi, connaissant the rapport gyromagnétique, une mesure de fréquence où l’absorption est faite, peut être utilisée pour déduire l’amplitude du champ magnétique. En conséquence des mouvements thermiques des noyaux, la fréquence donne uine bande élargie par effet Doppler. Ainsi l’absorption se fait dans une bande très étroite.. La mesure est faite par une sonde placée dans le champ magnétique. La sonde consiste en un matériau résonnant place dans un circuit résonant. Pour des champs jusqu’à 2T, des protons sont utilisés comme matériau résonant. Le Deutérium est utilisé pour des champs plus importants.

La résonance du circuit sur l’échantillon, correspond à la fréquence des photons émis, varie. Quand les photons émis sont absorbés par le matériau choisi le circuit permet d’exploiter l’énergie correspondante. Cette perte est détectée. La fréquence d’absorption maximale est recherchée.
Notre circuit oscillant fonctionne à la fréquence de Larmor. La fréquence peut être mesurée avec une grande précision et servir à calculer la valeur correspondante du champ magnétique .

L’erreur de la valeur du champ magnétique est celle du rapport gyromagnétique .

L’erreur de mesure de la fréquence de Larmor est négligeable.

La précision du rapport gyromagnétique du proton et du deutérium permet une précision meilleure que 0.5 microTesla. Ainsi, les gaussmètres RMN constituent le moyen de mesure de champ magnétique la plus precise.

Auteur :
Götz Gaycken, Hamburg, 1998.