Brevet FR2823308A1 — publié le 20021011

pyramidal. La présente invention concerne une cellule de confinement thermostatée pour un échantillon, convenant notamment pour un appareil de mesure tel qu'un spectromètre à résonance magnétique nucléaire (RMN), un dispositif de mesure de s type à RMN incluant la cellule et une méthode pour sa mise en _uvre. Les appareils de mesure à résonance magnétique nucléaire (RMN), comportent classiquement des aimants et des bobinages placés dans l'entrefer des aimants. L'échantillon à mesurer est disposé à l'intérieur des bobinages. On applique à l'échantillon soumis au champ magnétique, un champ électrique oscillant 0 (généralement dans la gamme des radiofréquences) en connoctant le bobinage à un générateur de signal à fréquence variable, et l'on enregistre la réponse de l'échantillon aux signaux excitateurs. Pour stabiliser le champ magnétique créé par les aimants, on stabilise leur température en établissant une circulation forcce d' air et en interposant entre les aimants et le bobinage excitateur, un circuit de 1S refroidissement o circule un fluide. Dans le cadre d'opérations de mesure, il est utile de porter l'échantillon au préalable à une température définie. C' est le cas par exemple quand il s' agit d'étalonner en laboratoire des mesures faites par des sondes de diagraphie par RMN à différentes profondeurs de puits d' exploration de zones souterraines. I1 est possible, à cet effet, de placer l'échantillon par exemple dans une enceinte thermorégulée avant son transfert dans l'entrefer au moment de réaliser les mesures. Mais il est difficile alors de maintenir à température bien constante. La solution consistant à l'exposer dans l'entrefer à un courant gazeux à température régulée ne s'avère généralement pas satisfaisante. 2s LE DISPOSITIF SELON L'INVENTION La cellule de confinement selon l'invention présente l'avantage de maintenir l'échantillon à mesurer à température contrôlée sans aucune rupture de la régulation de température entre une phase préalable de mise en température (hors de l'appareil de mesure) et la phase de mise en place et de mesure. La cellule comporte un corps constitué d'un manchon tubulaire dans un matériau choisi pour ne pas interférer avec les mesures RMN, (réalisé par exemple en un matériau non magnétique et non électriquement conducteur) et terminé à ses extrémités opposées par des embouts, dans laquelle est disposé un échantillon et des moyens pour faire circuler dans le manchon tubulaire un liquide caloporteur à température régulée pour maintenir l'échantillon à une température sensiblement constante durant les mesures, ce liquide étant choisi pour ne pas perturber les 0 mesures RMN. Elle comporte aussi de préférence des moyens pour établir une surpression dans la cellule à une température suffisante pour éviter l'ébullition. La métho de de mi se en _uvre permet de conditi onner à une température sensiblement constante un échantillon destiné à des essais dans un appareil à 1S résonance magnétique nucléaire (RMN). Elle comporte: - le chauffage préalable de l'échantillon à la température requise dans une cellule de confinement thermostatée comportant un corps formé d'un manchon tubulaire dans un matériau choisi pour ne pas interférer avec les mesures RMN (réalisé par exemple en un matériau non magnétique et non électriquement conducteur), terminé à ses extrémités opposées par des embouts, dans laquelle est disposé l'échantillon et des moyens pour faire circuler dans le manchon tubulaire un liquide caloporteur à température régulée pour maintenir durant toute la durée des mesures sur l'échantillon, ce liquide étant choisi pour ne pas perturber les mesures RMN; et 2s - le transfert de la cellule dans l'appareil sans interrompre la circulation du fluide caloporteur dans le manchon tubulaire. Le dispositif pour réaliser des mesures de type RMN sur des échantillons comporte un appareil à résonance magnétique nucléaire incluant des aimants, des bobinages placés dans l'entrefer des aimants, un boîtier électronique pour engendrer les signaux excitateurs créant un champ électrique oscillant (dans la gamme des radio-fréquences par exemple) et acquérir la réponse de l'échantillon aux signaux excitateurs, un premier manchon tubulaire disposé à l'extérieur des bobinages et connecté à un circuit o circule un fluide de refroidissement à température contrôlée. Le dispositif comporte également une cellule de confinement adaptée à être placée dans les bobinages, comprenant un corps formé d'un deuxième manchon tubulaire 0 dans un matériau choisi pour ne pas interférer avec les mesures RMN (réalisé par exemple dans un matériau non métallique et non conducteur de l'électricité), terminé à ses extrémités opposces par des embouts entre lesquels est disposé un échantillon et des moyens pour faire circuler dans le manchon tubulaire un liquide caloporteur à température régulée pour maintenir l'échantillon à une température sensiblement constante durant les mesures, ce liquide étant choisi pour ne pas perturber les mesures RMN. De préférence, le di spositif comporte des mo yen s pour établir une surpre ssi on dans la cellule, suffisante pour empêcher l'ébullition. Suivant un mode de mise en _uvre, le dispositif comporte également des moyens pour établir une circulation de fluides au travers de l'échantillon dans sa cellule. Présentation sommaire des figures D'autres caractéristiques et avantages de la cellule et du dispositif intégrant la cellule apparâîtront à la lecture de la description ci-après d'un exemple non limitatif de réalisation, en se rétérant aux dessins annexés o: la Fig.1 montre schématiquement la cellule dans l'entrefer d'un appareil de mesure RMN; la Fig.2 montre schématiquement 1'appareil de mesure RMN avec les équipements d'exploitation; la Fig.3 montre schématiquement la cellule de confinement avec son circuit permanent de chauffage par circulation de fluide; s - la Fig.4 montre schématiquement un détail du circuit d'alimentation en fluide; et - la Fig.5 montre la relation entre la température BT du fluide de réchauffage circulant autour de la cellule et la température CT à l'intérieur de celle-ci. DESCRIPTION DETAILLEE L'appareil de mesure RMN comporte classiquement (Fig.1, 2) des aimants 1 0 avec un entrefer 2 dans lequel sont placés des bobinages 3 à l'intérieur desquels est placé l'échantillon S. Les bobinages sont connectés à un boîtier électronique 4 pour engendrer les signaux excitateurs (signaux dans la gamme des radiofréquences par exemple) créant un champ électrique oscillant et acquérir la réponse de l'échantillon S aux signaux excitateurs. Dans l'entrefer 2 à l'extérieur des bobinages 3, est disposé S un manchon tubulaire S connecté à un circuit 6 (Fig.2) o circule un premier fluide de refroidissement à température contr81ée (de l'eau par exemple) fourni par une source de fluide thermorégulée 7. Le bo^itier électronique 4 est sous le contrôle d'un ordinateur C. L'appareil peut également comporter classiquement des moyens AC pour établir une circulation d' air pour refroidir les aimants. La cellule de confinement 8 est adaptée à être insérée à l'intérieur des bobinages 3. Elle comporte (Fig.3) un manchon tubulaire creux 9 formé par emboîtement l'un dans l'autre de deux tubes 10, 11 de diamètres différents, terminé à une première extrémité par une butée 12 et à l'extrémité opposée par un épaulement annulaire 13. Dans le manchon tubulaire 9, en appui contre la butée terminale 12, est 2s disposé un premier embout 14 traversé de part en part par des canalisations 15. L'échantillon S est placé dans le manchon tubulaire 9 entre le prernier embout 14 et un deuxième embout 16 traversé de part en part également par des canalisations 17. Le deuxième embout 16 est plaqué contre l'échantillon S par une entretoise tubulaire 18 fixce à l'épaulement annulaire 13 de la cellule 8. Les canalisations 15, 17 permettent d'établir dans la cellule si nécessaire, une pression statique suffisante pour empêcher l'ébullition des fluides saturant l'échantillon S. s Les canalisations 15, 17 peuvent aussi éventuellement être connectées un ensemble de pompage (non représenté) permettant de déplacer des fluides à l'intérieur d'échantillons poreux, tel que décrit par exemple dans le brevet EP 974 839 du demandeur. Un canal 19 (Fig.4) est ménagé entre les deux tubes 10, 11, tout le long du 0 manchon 9, et déLouche au voisinage d'une première de ses extrémités. Des canalisations souples 20, 21 issues d'un système hydraulique thermostaté 22, sont connectées respectivement au canal 19 et à l'extrémité opposée du manchon 9. Elles permettent de faire circuler dans le manchon un fluide caloporteur choisi pour ne pas perturber les mesures RMN tel qu'un fluide fluoré. L'échantillon S peut être porté au préalable de façon bien homogène à la température convenant pour les mesures dans l'appareil de mesure RMN. On le place à cet effet dans la cellule de confinement 8 et on établit une circulation de ce fluide caloporteur jusqu'à atteindre la température désirée. Il est possible également de le porter à cette température désirée en plaçant la cellule 8 dans un four thermostaté par exemple, avant de lui connecter le système hydraulique 22 assurant le maintien de la température durant les mesures. Au moment opportun, la cellule est directement introduite dans les bobinages de l'entrefer 8, sans avoir à interrompre la circulation du fluide de chauffage. REVENDICATIONS 1) Cellule de confinement thermostatée (8) pour un échantillon (S), convenant pour un appareil de mesure tel qu'un spectromètre à résonance magnétique nucléaire s (RMN), caractérisce en ce qu'elle comporte un corps constitué d'un manchon tubulaire (9) choisi pour ne pas interférer avec les mesures RMN, terminé à ses extrémités opposées par des embouts (14, 16) entre lequel est disposé un échantillon (S) et des moyens (19-22) pour faire circuler dans le manchon tuLulaire (9) un liquide caloporteur à température régulée pour porter l'échantillon à une température 0 sensiblement constante durant les mesures, ce liquide étant choisi pour ne pas perturber les mesures RMN. 2) Cellule selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens (15, 17) pour établir à l'intérieur de la cellule de confinement, une surpression suffisante pour empêcher l'ébullition d'un fluide saturant l'échantillon (S). 3) Cellule selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que le corps de la cellule de confinement est réalisé dans un matériau non magnétique et non électriquement conducteur. 4) Méthode pour conditionner à une température sensiblement constante un échantillon (S) destiné à des essais dans un appareil à résonance magnétique nucléaire, caractérisée en ce qu'elle comporte: - le chauffage préalable de l'échantillon à la température requise dans une cellule de confinement thermostatée (8) comportant un corps formé d'un manchon tubulaire (9) dans un matériau choisi pour ne pas interférer avec les mesures 2s RMN, terminé à ses extrémités opposées par des embouts (14, 16) , dans laquelle est disposé l'échantillon (S) et des moyens (19-22) pour faire circuler dans le manchon tubulaire, un liquide caloporteur à température régulée pour porter ou maintenir durant toute la durée des mesures sur l'échantillon, une température déterminée, ce liquide étant choisi pour ne pas perturber les mesures RMN; et - le transfert de la cellule de confinement (8) dans l'appareil sans interrompre la circulation du fluide caloporteur dans le manchon tubulaire (9). ) Di sposi tif pour réali ser des mesures de type RMN sur des échantill on s comportant un appareil à résonance magnétique nucléaire incluant des aimants, des bobinages (3) placés dans un entrefer (2) des aimants, un boîtier électronique (4) pour engendrer les signaux excitateurs créant un champ électrique oscillant et o acquérir la réponse de l'échantillon (S) aux signaux excitateurs, un premier manchon tubulaire (S) disposé à l'extérieur des bobinages (3) et connecté à un circuit (6) o circule un fluide de refroidissement à température contrôlée, caractérisé en ce qu'il comporte une cellule de confinement adaptée à être placée dans les bobinages, comprenant un corps formé d'un deuxième manchon tubulaire (9) choisi pour ne pas interférer avec les mesures RMN, terminé à ses extrémités opposées par des embouts (14, 16), dans laquelle est disposé un échantillon (S) et des moyens (19-22) pour faire circuler dans le manchon tubulaire (9), un liquide caloporteur à température régulée pour porter l'échantillon à une température sensiblement constante durant les mesures ou l'y maintenir, ce liquide étant choisi pour ne pas perturber les mesures RMN. 6) Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que le corps de la cellule de confinement est réalisé dans un matériau non magnétique et non él ec tri que men t c on duc teur. 7) Dispositif selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (15, 17) pour établir à 1'intérieur de la cellule de confinement, une surpression suffisante pour empécher l'ébullition d'un fluide saturant l'échantillon (S). 8) Dispositif scion l'une des revendications 5 à 7, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (15, 17) pour établir à l'intérieur de la cellule de confinement,