Brevet FR2743189A1 — publié le 19970704

DESCRIPTION La présente invention concerne un système magnétique avec un appareil d'alimentation pour le chargement d'une bobine électromagnétique supraconductrice. Les bobines électromagnétiques supraconductrices, notamment pour des expériences de résonance de spin nucléaire, sont habituellement exploitées en court-circuit de courant permanent. Afin de préparer l'exploitation d'un tel système magnétique, on raccorde un appareil d'alimentation à la bobine électromagnétique afin de la charger en courant. L'appareil d'alimentation est ensuite déconnecté et enlevé. Le processus de chargement10 d'une bobine électromagnétique supraconductrice nécessite des connaissances spécialisées et de l'expérience. Il faut notamment effectuer le chargement très prudemment afin d'éviter une transition supraconductrice, c'est-à-dire une rupture de l'état supraconducteur dans l'état de conduction normale. Un tel processus de transition supraconductrice peut engendrer des15 pertes considérables de réfrigérant et une perte de temps, car il faut effectuer un remplissage pour compenser ces pertes avant un nouveau processus de chargement. Afin d'éviter une transition supraconductrice, il est important de suivre un programme déterminé de chargement, afin de charger la bobine de manière fiable et cependant ininterrompue. De plus, les propriétés d'une bobine donnée, par exemple son homogénéité et sa stabilité de champ, sont éventuellement influencées par le processus de chargement. Afin d'obtenir l'homogénéité maximale possible du champ d'une bobine donnée, le chargement doit être effectué selon un processus individuellement associé25 avec précision à cette bobine. Cela s'effectue habituellement à l'aide d'un protocole de chargement. Ce processus donné de chargement est exécuté manuellement, par un technicien par exemple. Selon l'expérience et la fiabilité du technicien, il se peut que l'appareil d'alimentation soit exploité de telle sorte que l'aimant ne soit pas chargé de façon optimale, ou encore que le processus30 de chargement prenne un temps considérable. De plus, la reproductibilité du chargement nest pas garantie avec sécurité, et une transition supraconductrice est possible par suite d'un chargement incorrect de la bobine. La présente invention a donc pour but de perfectionner un appareil d'alimentation du type précité de façon à améliorer la fiabilité, la qualité et la rapidité lors du chargement de la bobine électromagnétique. Ce but est atteint par le fait que des moyens de contrôle sont prévus pour la lecture et pour la commande, qui lisent des données d'un support de mémoire associé à la bobine électromagnétique supraconductrice et qui, à l'aide des données lues, commandent le chargement de la bobine électromagnétique supraconductrice par l'appareil d'alimentation. Le but fixé à l'invention est ainsi totalement atteint. Le support de mémoire respectivement associé à une bobine électromagnétique donnée contient des données ou encore des paramètres de commande importants, qui sont appropriés à cette bobine. Par la communication entre ce support de mémoire et les moyens de contrôle incorporés dans l'appareil d'alimentation, le chargement est exécuté par les moyens de contrôle de telle sorte que chaque bobine est chargée avec le processus de chargement qui lui convient de façon optimale. Un chargement incorrect de la bobine électromagnétique est ainsi impossible, et on peut aussi effectuer un chargement optimal de façon entièrement automatique. Le technicien d'entretien est libre d'accomplir d'autres tâches pendant le processus de chargement, et un chargement fiable et reproductible est cependant garanti. La bobine électromagnétique supraconductrice est disposée dans un cryostat, et il est avantageux que le support de mémoire présente au moins une connexion, qui est disposée de manière accessible à l'extérieur du cryostat et qui peut être reliée à l'appareil d'alimentation au moyen, par exemple, d'un câble. Cette mesure présente l'avantage que le support de mémoire peut être aussi disposé de façon permanente à l'extérieur du cryostat, le support de mémoire et l'aimant associé étant toujours fixement assemblés l'un à l'autre. Etant donné que le support de mémoire présente des connexions qui sont disposées de manière accessible à l'extérieur du cryostat, une liaison simple entre l'appareil d'alimentation et le système magnétique, au moyen d'un câble par exemple, est garantie, les données de chargement de la bobine électromagnétique supraconductrice qui sont mémorisées dans le support de mémoire pouvant alors être transmises à l'appareil d'alimentation. D'une manière avantageuse, le support de mémoire présente une mémoire EPROM (mémoire morte programmable et effaçable). Cela présente l'avantage d'un élément de mémoire classique et disponible dans le commerce. On peut aussi envisager des formes de réalisation dans lesquelles le support de mémoire présente un code barres. Cela présente l'avantage qu'une lecture optique des informations mémorisées dans le support de mémoire peut s'effectuer au moyen de techniques connues. Un autocollant pourvu d'un code barres peut être fixé d'une manière particulièrement simple sur le cryostat. Il est non magnétique et peut être lu avec un photostyle. Quelques spectromètres présentent déjà des dispositifs à code barres. Il est avantageux que le support de mémoire contienne un programme de commande pour le chargement contrôlé de la bobine électromagnétique. Cela présente l'avantage que chaque bobine électromagnétique porte en quelque sorte " physiquement " en elle son processus de chargement individuellement optimal, seules des informations minimales devant alors être mémorisées dans l'appareil d'alimentation, et les instructions nécessaires pour le chargement d'une bobine électromagnétique donnée étant alors mémorisées sur le support de mémoire associé à la bobine électromagnétique, et reliées par exemple de façcon mécanique au cryostat de la bobine. Il est avantageux que les moyens de contrôle soient conçus de telle sorte que le processus de chargement ne puisse avoir lieu qu'une fois qu'existe une liaison électrique entre les moyens de contrôle et le support de mémoire. Cela présente l'avantage qu'un chargement non autorisé ou incorrect de l'aimant est impossible. De la sorte, I'appareil d'alimentation ne peut être commandé qu'une fois que certaines informations, ou encore des ordres ou des valeurs limites, mémorisées sur le support de mémoire, ont été enregistrées par les moyens de contrôle. Il est particulièrement avantageux que le chargement s'effectue de façon entièrement automatique. Cela présente l'avantage qu'un technicien ne peut pas exercer une influence néfaste sur le processus de chargement. Cela présente également l'avantage qu'il ne peut y avoir de chargement incorrect de la bobine par suite d'une erreur humaine. Il est avantageux qu'un verrouillage électronique soit prévu pour empêcher le chargement. Cela présente l'avantage qu'est seul possible un chargement qui a été contrôlé par le support de mémoire ou encore par les moyens de contrôle, un chargement incorrect de la bobine par suite d'erreur étant ainsi empêché de façcon fiable. Dans un exemple de réalisation de l'appareil d'alimentation selon l'invention, il est prévu un blocage pour des étapes de chargement inadmissibles, qui pourraient engendrer un chargement incorrect ou préjudiciable de l'aimant. Selon une configuration supplémentaire de cet exemple de réalisation, des valeurs limites, par exemple de tension et/ou d'intensité, sont prévues. Cela présente l'avantage qu'une certaine liberté d'intervention dans le processus de chargement est laissée à l'utilisateur. Le programme de chargement ne prend le relais pour interdire des étapes que dans certains cas, o des valeurs limites données, qui pourraient être éventuellement dangereuses ou négatives pour le chargement, sont dépassées. Il est possible que les moyens de contrôle contiennent au moins, de préférence, une série de programmes différents de chargement prémémorisés, respectivement associés à une ou plusieurs bobines données. On peut ainsi utiliser pour chaque bobine un support de mémoire qui ne doit présenter qu'une capacité très limité de mémorisation. La place nécessaire sur le support de mémoire pour la mémorisation est ainsi restreinte, et il est simple d'associer de façon permanente le support de mémoire correspondant à l'aimant supraconducteur, par exemple de le fixer sur le cryostat. Il est avantageux que le support de mémoire soit assemblé de façon permanente au cryostat contenant l'aimant supraconducteur. Cela présente l'avantage que le support de mémoire est associé de façcon permanente à la bobine électromagnétique donnée, par une liaison mécaniquement fixe. Il est avantageux que le programme de chargement soit mémorisé de façon modifiable. Cela présente l'avantage qu'on peut prendre en compte des caractéristiques variables de l'aimant supraconducteur. Il est avantageux que le programme de chargement soit défini par des paramètres de chargement mémorisés sur le support de mémoire. Cela présente l'avantage que les paramètres, qui définissent ce protocole donné, nécessitent une place limitée d'enregistrement sur le support de mémoire. Un exemple de réalisation prévoit un programme de chargement qui permet un chargement avec des paramètres variant de façcon continue et essentiellement sans paliers. Cela présente l'avantage qu'un chargement progressif et en douceur de l'aimant peut avoir lieu, sans qu'un technicien doive en permanence régler pas à pas la tension ou encore l'apport de courant de l'appareil d'alimentation. Il est avantageux que le système magnétique selon l'invention soit utilisé pour le chargement de l'aimant d'un spectromètre de résonance magnétique nucléaire. Les spectromètres de résonance magnétique nucléaire, notamment pour des applications à champ élevé ou encore à haute résolution, ont besoin d'homogénéités optimales, te processus de chargement devant être exécuté avec particulièrement de précautions. Un procédé pour le chargement de la bobine électromagnétique supraconductrice du système magnétique selon l'invention est caractérisé par les étapes suivantes: a) I'appareil d'alimentation est relié a la bobine électromagnétique supraconductrice au moyen de lignes électriques, b) des données provenant du support de mémoire sont lues dans les moyens de contrôle prévus dans l'appareil d'alimentation, c) le commutateur supraconducteur est ouvert, d) la bobine électromagnétique supraconductrice est chargée de façcon automatique par l'appareil d'alimentation, conformément aux données lues dans les moyens de contrôle, e) le commutateur supraconducteur est fermé et le courant de chargement est réduit à zéro par l'appareil d'alimentation, f) les lignes électriques sont retirées de la bobine électromagnétique supraconductrice. Le procédé présente l'avantage qu'on tient compte d'une façcon optimale des caractéristiques du système magnétique selon l'invention, afin de garantir un chargement fiable et reproductible de la bobine électromagnétique. D'autres avantages de l'invention ressortent de la description et des dessins annexés. De même, selon l'invention, les caractéristiques décrites ci-avant, et celles qui seront encore exposées ci-après, peuvent être mises en oeuvre individuellement ou à plusieurs, en de quelconques combinaisons. Les formes de réalisation représentées et décrites ne doivent pas s'entendre comme une énumération définitive, mais ont au contraire une valeur d'exemple pour l'illustration de l'invention Dans les dessins annexés: la figure 1 est une représentation schématique du système magnétique selon l'invention, la figure 2a est une courbe tension/temps de chargement pour un programme de chargement, et la figure 2b est une courbe intensité de champ magnétique/temps de chargement, correspondant à la figure 2a, La figure 1 représente un système magnétique 1 selon l'invention. Le système magnétique 1 présente un appareil d'alimentation 2 ainsi qu'une bobine électromagnétique supraconductrice 3. La bobine électromagnétique supraconductrice 3 est disposée dans un cryostat 8, et elle est reliée en conduction à l'appareil d'alimentation 2, pendant le processus de chargement de courant, par un câble électrique 5. Le système 1 présente un support de mémoire 7 installé fixement à l'extérieur sur le cryostat 8, ainsi que des moyens de contrôle 4 incorporés dans l'appareil d'alimentation 2. Les moyens de contrôle 4 et le support de mémoire 7 sont électroniquement reliés entre eux par un câble de contrôle 6, le support de mémoire 7 étant inscriptible. Pour charger la bobine électromagnétique 3, elle est raccordée au moyen du câble électrique 5 à l'appareil d'alimentation 2, et le support de mémoire 7 est relié aux moyens de contrôle 4 à l'aide du câble de contrôle 6. Les moyens de contrôle 4 lisent au moyen du câble de contrôle 6 les ordres ou encore les données mémorisées sur le support de mémoire 7. Par la lecture de ces données, les moyens de contrôle 4 déterminent quel processus donné de chargement il faut entreprendre pour la bobine électromagnétique supraconductrice 3 associée au support de mémoire 7. De la sorte, un programme donné de chargement est sélectionné par les moyens de contrôle 4, et les moyens de contrôle 4 commandent les valeurs de tension ou encore d'intensité de l'appareil d'alimentation 2, afin d'effectuer un chargement de la bobine électromagnétique supraconductrice 3, au moyen du câble électrique 5, d'une manière souhaitée. Une fois que le processus de chargement s'est achevé de façon satisfaisante, le programme de chargement commande encore de court- circuiter la bobine électromagnétique supraconductrice 3 au moyen de commutateurs 10 et de réduire à zéro le courant de chargement, à la suite de quoi le technicien, d'une manière connue, retire le câble électrique 5 ainsi que le câble de contrôle 6, respectivement du système magnétique et du support de mémoire 7. L'aimant supraconducteur 3 est donc chargé du courant supraconducteur correct, et l'appareil d'alimentation 2 est disponible pour le chargement d'autres aimants supraconducteurs. La figure 2a représente une courbe typique de chargement. Les valeurs de tension U varient sur le temps de chargement d'une manière contrôlée. Selon l'état de la technique, des paliers de chargement 20, habituellement déterminés a la main, sont intercalés dans la courbe tension/temps de chargement. Le système de chargement selon l'invention permet un chargement quasiment continu de l'aimant selon la courbe 21. Cela peut aussi s'effectuer par le fait que des points d'appui 22 sont, par exemple, mémorisés dans le support de mémoire 7, et que les moyens de contrôle effectuent une interpolation entre ces points d'appui 22. Les valeurs typiques de tension sont de 3 Volts ou moins, et les temps typiques de chargement peuvent atteindre 1 à 4 heures. La figure 2b représente une modification typique du champ magnétique d'un aimant supraconducteur 3 sur le temps de chargement, qui peut par exemple être obtenue selon la figure 2a. Une fois que l'intensité de champ B souhaitée est atteinte, le processus de chargement est achevé. REVENDICATIONS 1.- Système magnétique avec un appareil d'alimentation pour le chargement d'une bobine électromagnétique supraconductrice court- circuitée en service au moyen d'un commutateur supraconducteur, caractérisé en ce que des moyens de contrôle (4) sont prévus dans l'appareil d'alimentation (2), qui lisent des données d'un support de mémoire (7) associé à la bobine électromagnétique supraconductrice (3) et qui, à l'aide des données lues, commandent le chargement, provoqué par l'appareil d'alimentation (2), de la bobine électromagnétique supraconductrice (3). 2.- Système magnétique selon la revendication 1, caractérisé en ce que la bobine électromagnétique supraconductrice (3) est disposée dans un cryostat (8), et en ce que le support de mémoire (7) présente au moins une connexion (9), qui est disposée de manière accessible à l'extérieur du cryostat (8) et qui est reliée à l'appareil d'alimentation (2) au moyen, par exemple, d'un câble (6). 3.- Système magnétique selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le support de mémoire (7) présente une mémoire EPROM (mémoire morte programmable et effaçable). 4.- Système magnétique selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le support de mémoire (7) présente un code barres. 5.- Système magnétique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le support de mémoire (7) contient un programme de commande pour le chargement contrôlé de la bobine électromagnétique (3). 6.- Système magnétique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de contrôle (4) sont conçus de telle sorte que le processus de chargement ne peut être démarré qu'une fois que les données ont été lues dans les moyens de contrôle (4). 7.- Système magnétique selon l'une quelconque des revendications 1, 2, 3, 5 ou 6, caractérisé en ce que le chargement n'est possible que tant qu'existe une liaison électrique entre les moyens de contrôle (4) et le support de mémoire (7). 8.- Système magnétique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le chargement de la bobine électromagnétique (3) peut s'effectuer de façon entièrement automatique. 9.- Système magnétique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un verrouillage électrique est prévu dans l'appareil d'alimentation (2) pour empêcher le chargement. 10.- Système magnétique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un blocage pour des étapes de chargement inadmissibles est prévu dans l'appareil d'alimentation (2). 11.-Système magnétique selon la revendication 10, caractérisé en ce que des valeurs limites de tension et/ou d'intensité sont prévues dans I'appareil d'alimentation (2). 12.- Système magnétique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de contrôle (4) contiennent au moins un programme de chargement entièrement prémémorisé. 13.- Système magnétique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la bobine électromagnétique supraconductrice (3) est disposée dans un cryostat (8), et en ce que le support de mémoire (7) est installé de façon permanente sur le côté extérieur du cryostat (8). 14.- Système magnétique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le support de mémoire (7) est inscriptible. 15.- Système magnétique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le programme de chargement est défini par des paramètres de chargement mémorisés sur le support de mémoire (7). 16.- Système magnétique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un programme de chargement est mémorisé, qui permet un chargement avec une allure continue, essentiellement sans paliers, de la tension de chargement. 17.- Spectromètre de résonance magnétique nucléaire avec un système magnétique selon l'une quelconque des revendications 1 à 16. 18.- Procédé pour le chargement de la bobine électromagnétique supraconductrice d'un système magnétique selon l'une quelconque des revendications 1 à 16, caractérisé par les étapes suivantes: a) l'appareil d'alimentation (2) est relié à la bobine électromagnétique supraconductrice (3) au moyen de lignes électriques (5), b) des données provenant du support de mémoire (7) sont lues dans les moyens de contrôle (4) prévus dans l'appareil d'alimentation (2), c) le commutateur supraconducteur (10) est ouvert, d) la bobine électromagnétique supraconductrice (3) est chargée de façcon automatique par l'appareil d'alimentation (2), conformément aux données lues dans les moyens de contrôle (4), e) le commutateur supraconducteur (10) est fermé et le courant de chargement est réduit à zéro par l'appareil d'alimentation (2), f) les lignes électriques (5) sont retirées de la bobine électromagnétique supraconductrice (3).