Brevet FR2026058A1 — publié le 19700911

La spectroscopie à résonance nucléaire à résolution élevée exige des champs magnétiques de quelques kilogauss (kg) avec une homogénéité extrême du champ dans un volume de quelques dixibmes de cm3. Avec des aimants de fabrication soignée, il est possible d'atteindre des homogénéités de l'ordre de 10-6 avec des entrefers de 1 à 3 cm et des diamètres 8 fois plus grands, de poids de l'aimant étant compris entre quelques centaines de kg et plusieurs tunmes.On peut obteuir une amélioration de l'homogénéfté du champ jusqu'à 10-8 en utilisant des bobines à gradient lors de la rotation de l'échantillon. Les inhomogénéités qui subsistent à la suite d'une telle compensation sont attribuables à un fort affaiblissement marginal par dispersion qui est systématique (il suit essentiellement une loi quadratique) et à des erreurs qui résultent des tolérances du parallélisme, de la planéité et de l'homogénéité du matériau des calottes polaires. Pour remédier aux défauts d'homogénéité du champ ma- gnétique dus à l'affaiblissement par dispersion, on-a utilisé pour la compensation de celui-ci, outre les bobines à gradient, des pièces appelées shimmes annulaires, des calottes polaires de forme spéciale ou la technique du cyclage. La technique du cyclage ne fournit pas de résultats stables sur des périodes prolongées, tandis qu'avec les shimmes annulaires, il est difficile de définir la courbe de la correction du champ au centre de celui-ci, c'est-à-dire précisément dans la zone qui est particulièrement intéressante (c'est là que se trouve en général l'échantillon à examiner). Un façonnage particulier de la surface des calottes polaires soulève des difficultés pratiques et techniques car il faudrait réaliser un entrefer qui diminue, selon une loi géométrique de quelques microns entre l'intérieur et ttexté- rieur. Le dispositif de l'invention pour la compensation de l'affaiblissement par dispersion du champ magnétique produit entre les pièces polaires d'un aimant est caractérisé par le fait que des feuilles minces en un matériau magnétique doux, compor- tant une surface de forme parabolique du côté d tun écahntillon à examiner dans le champ magnétique entre les pièces polaires, peuvent être fixées, par leur face opposée à la surface de forme parabolique sur des parties des surfaces des pièces polaires ou sur la totalité de ces surfaces. Selon une autre caractéristique du dispositif de l'invention pour la compensation de l'affaiblissemer du champ par dispersion, des feuilles minces en un matériau magnétique doux, comportant une surface de forme parabolique dirigée vers un échantillon qui doit entre examiné dans le champ magnétique entre les pièces polaires, peuvent etre fixées à des rarties d'un porte-échantillon.Les dispositifs de l'invention offrent cet avantage notable que l'affaiblissement par dispersion du champ magnétique peut entre compensêe dans une zone beaucoup plus grande qu'avec des bobines à gradient et sans exiger de courants de haute stabilité pour ces bobines. En outre, on a la possibilit, en modifiant la courbe de variation d'épaisseur des feuilles minces, de tenir compte des écarts de l'affaiblissement du champ par dispersion par rapport à la progression quadratique. Au surplus, la fabrication de euiile minces appropriées est beaucoup plus simple que celle de calottes polaires ayant un profil superficiel correspondant. A titre d'exemple on a décrit ci-essous et représenté en perspective dans les figures 1 et 2 du dessin annexé deux formes de réalisation de l'invention. Si l'on considère le champ agnétion ntre deux pièces polaires de section circulaire, on observe en sural les lois suivantes. Avec une feuille mince de fer, de La figure l représente un imant dont les deux pièces polaires P1 et P2 sont cntourées par des bebines d'exeitation ES-1 et ES2. Les pièces polaires ont une section circulaire. Entre les deux faces terminalen A1 et A2 est placé un perteéchantillon K. Celui-ci eonstibue un purallélépipède dent les parois sont fabriquées en un matériau cuivreux. A l'intérieur de ce parallélépipede se trouve l'échantillon à examiner. Sur les deux faces terminales A1 et A2' sont fixées, par exemple au moyen de mastic, des feuilles minces F1 et F2 (la feuille F1 est représentée à moitié, afin que l'on puisse voir sa section). La surface 01 de cette feuille F1, du côté de la face terminale Al de la pièce polaire Fl, est plane tandis que la seconde surface 02, qui est dirigée vers le porte-échantillon K, a une forme parabolique. Dans la figure 1, l'épaisseur des feuilles a été indiquée à une échelle exagérément agrandie, La seconde feuille F2 a exactement la même forme que la feuille Fl. Le porte-échantillon K, et en particulier l'échantillon qu'il contient, se trouve dans la zone d'faction des deux surfaces para boliques formées par les surfaces 02 des feuilles F1 et F2. Dans la figure 1 (de meme que dans la figure 2), les deux feuilles minces F1 et F2 sont exécutées en un matériau magnétique, par exemple le fer.Il est également possible de prévoir des feuilles minces en un matériau diamagnétique (matière synthétique) sur lesquelles des surfaces paraboliques en um matériau magnétique sont formées par évaporation ou par dépôt électrolytique. En outre, il est possible de donner aux feuilles F1 et F2 un diamètre inférieur à celui des faces terminales Ai et A2 des pièces polaires et P2. I1 suffit d'effectuer une compensation de l'affaiblisscm-ent du champ par dispersion dans la région du porte-échantillon K Le mSme dispositif est représenté dans la figure 2 (les références sont les mêmes, à l'exception de celles qui se rapportent aux feuilles minces).Le dispositif de la figure 2 se distingue essentiellement de celui de la figure 1 par le montage des- feuilles minces F3 et F4 dans l'entrefer entre les pièces polaires P1 et P2. Les feuilles F3 et 'F4, qui peuvent avoir la même structure que les feuilles F1 et F2 -représentées dans la figure 1, ne sont pas fixées sur les faces terminales A1 et A2 des pièces polaires P1 et P2. Au lieu de cela, elles sont fixées, par exemple au moyen de mastic, par leurs surfaces 02 de forme parabolique. au porte-échantillon K. En outre, il est possible de maintenir mécaniquement ces feuilles F3 et F4 sur le porte-échantillon K au moyen d'un dispositif qui n'a pas été représenté en détail : ce dispositif mécanique peut servir à positionner les deux feuilles F3 et F4 l'une par rapport à l'autre et/ou par rapport au porte-échantillon-K. En outre, en modifiant le profil de la section transversale des feuilles F3 et F4, on a la possibilité de tenir compte des écarts de l'affai^ blissement par dispersion du champ magnétique entre les pièces polaires P1 et P2 par rapport à la loi quadratique (cela vaut également pour les feuilles F1 et F2). Il est du reste bien entendu que le mode de réalisation de l'invention qui a été décrit ci-dessus, en référence aux dessins annexés, a été donné à titre purement indicatif et nullement limitatif et que de nombreuses modifications peuvent titre apportées sans que l'on s'écarte pour cela du cadre de la prd- sente invention. R E V E N D I C A T I O N S 1 - Dispositif pour la compensation de l'affaiblissement par dispersion du champ magnétique produit entre les pièces polaires d'un aimant, caraetEriae par le fait que des feuilles minces en un matériau magnétique comportant une suràce de forme parabolique tournée du est de l'échantillon a aDaaer dans le champ magnétique entre les pièces polaires peuvent entre fixées, par leur face opposée à ladite surface de forme parabolique, sur des parties des surfaces des pièces polaires ou sur la totalité de ces surfaces. 2 - Dispositif pour la compensation de 1 taffaiblissement par dispersion du champ magnétique produit entre les pièces polaires d'un aimant, caractérisé par le fait que des feuilles minces en un matériau magnétique, présentant une surface de forme parabolique tournée du côté de l'échantillon à examiner dans le champ magnétique entre les pièces polaires peuvent entre fixées à des parties d'un porte échantillon. 3 - Dispositif selon l'urne quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que les fendilles minces sont en une matière plastique diamagnétique sur laquelle le matériau magnétique à surface parabolique est déposé par évaporation ou par électrolyse. 4 - Dispositif selon l'une quelconque des revendicationa 1,2,3 ou 4, caractérisé par le fait qu'il est possible, en éta- blissant le profil de la section transversale des feuilles de tenir compte d'écarts de l'affaiblissement par dispersion du champ magnétique par rapport à la loi de variation essentiellee ment quadratique. 5 - Dispositif selon 1 tune quelconque des revendications I ou 2, caractérisé par le fait que les feuilles peuvent être fixées au moyen de mastic sur les pièces polaires ou sur le porte-échantillon,