WO2003016935A2 - Device for the nmr analysis of a material - Google Patents

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WO2003016935A2
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loop
magnetic field
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Marcel Locatelli
Jean-Pierre Martin
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    • G01R33/38—Systems for generation, homogenisation or stabilisation of the main or gradient magnetic field
    • G01R33/383—Systems for generation, homogenisation or stabilisation of the main or gradient magnetic field using permanent magnets

Definitions

  • the present invention relates to devices for studying materials by Nuclear Magnetic Resonance defined by the acronym "NMR", in particular devices making it possible to evaluate the density of the protons present in a given body, which find particularly advantageous applications, in particular , in the food industry to determine for example the amount of water and / or fat in food and in the oil industry to determine for example the amount of water in the surrounding rock the wall of a well, the distribution of the porosity of this rock and / or its permeability.
  • NMR Nuclear Magnetic Resonance
  • NMR Nuclear Magnetic Resonance
  • a transmitting antenna constituted for example by a flat coil supplied by a radiofrequency electric current generator, is associated with the magnetic source so that the lines of force of the radiofrequency (RF) magnetic field induced by this coil when it is supplied by the radiofrequency electric current, make, in the area of the material to be investigated, a non-zero angle with the lines of force of the static magnetic field of the permanent magnet, and advantageously equal to ninety degrees.
  • the frequency of the RF radiofrequency field is such that it corresponds to the precession frequency of the protons in the static field in order to induce a resonant interaction between the protons and the radiofrequency field. This interaction makes it possible to rotate the polarization of the protons from pulses of the radiofrequency field by an angle depending on the amplitude of the radiofrequency field and the duration of the pulses.
  • the device further comprises a receiving antenna constituted for example by a coil which can be constituted by the same coil as the transmitting coil, this antenna in its receiving function picking up the magnetic field produced by the protons when the radiofrequency current is canceled and that they return to their initial polarization under the action only of the static field.
  • a receiving antenna constituted for example by a coil which can be constituted by the same coil as the transmitting coil, this antenna in its receiving function picking up the magnetic field produced by the protons when the radiofrequency current is canceled and that they return to their initial polarization under the action only of the static field.
  • the amplitude of the magnetic field detected by the antenna in its receptor function is a function of the number of protons that have been excited in the investigation area, and the time it takes for the protons to pass from their second polarization to the first, known by technicians as the "relaxation time" , is an image of the nature of the products to which these protons belonged.
  • Figures 1 and 2 show by way of illustrative example an embodiment of such a device known from the prior art.
  • It essentially comprises a permanent magnet 1 generally in the form of a cylinder of revolution whose direction of magnetization North-South 2 is located in a plane perpendicular to its axis 3. It also comprises a flat coil 4 whose turns 5 substantially planar surround the magnet 1 as illustrated in FIGS. 1 and 2.
  • such a device produces a static induction B 0 which is almost homogeneous in a tubular cylinder surrounding the permanent magnet 1.
  • the flat coil 4 When the flat coil 4 is supplied with a radio frequency current, it produces a radio induction -frequency Bi which is perpendicular to the static induction B 0 .
  • this annular measurement zone 6 has at least one part common with the material to be analyzed.
  • the permanent magnet 1 is therefore in a zone of strong radio-frequency induction, which can result in losses by eddy currents because the permanent magnets used (NdFeB, SmCo, ...) have a non-zero electrical conductivity.
  • parasitic currents can therefore induce parasitic fields which, by superimposing on the field produced for the measurement, reduce the sensitivity of this measurement.
  • the present invention therefore aims to provide a device for studying a material by NMR, of the permanent magnet type, which is more efficient than those of the prior art and which greatly reduces the parasitic effects induced by the currents. of eddy produced in the permanent magnet.
  • the present invention relates to a device for studying a material by the NMR process, characterized in that it comprises: a permanent magnet capable of producing a static magnetic field , and means for creating an RF magnetic field respectively in two half-spaces each having a common area with the permanent magnet, the lines of force of the RF magnetic field in the two common areas being in opposite directions.
  • the present invention also relates to a device for studying a material by the NMR process, characterized in that it comprises: a permanent magnet capable of producing a static magnetic field and having a substantially cylindrical shape having a plane of symmetry, and means for creating an RF magnetic field respectively in the two half-spaces limited substantially by said plane of symmetry and each having a common area with the permanent magnet, the lines of force of the RF magnetic field in the two common areas being in opposite directions.
  • the present invention also relates to a device for studying a material by the NMR process, comprising: a permanent magnet of substantially cylindrical shape having a uniform magnetization in North-South direction, and at least one antenna, this antenna comprising two connection terminals able to be connected on the one hand to a controllable generator of radio frequency electric current and on the other hand to a receiver capable of analyzing the electrical signals delivered by the antenna to these connection terminals, characterized by the fact that said antenna comprises: • two groups of a plurality of half-loops all substantially identical, the half-loops of each group being located in planes substantially parallel to each other, the two ends of the half-loops of a same group being respectively located on two straight lines substantially perpendicular to the said planes, the two groups of half-loops being mounted in cooperation n with said magnet so that they are located on either side of said magnet by surrounding it at least partially and so that the two straight lines of each group are located on either side of said magnet being substantially parallel to the 'axis of said magnet, and
  • FIGS. 1 and 2 represent, in schematic form, an embodiment of a device according to the prior art which is briefly described above
  • Figures 3, 4 and 5 show respectively in perspective, in top view and in front view, a first embodiment of the device according to the invention for the study of a material by NMR
  • Figure 4 comprising elements to explain the operation of this device
  • Figure 6 shows a second embodiment of the device according to the invention in agreement with the embodiment illustrated in Figures 3 to 5, but comprising an improvement compared to the first illustrated mode.
  • FIGS. 7 and 8 respectively represent, in a schematic exploded perspective view, a third and a fourth embodiment of the device according to the invention.
  • FIG. 9 represents the electrical diagram of the two embodiments according to FIGS. 7 and 8.
  • FIGS. 3 to 9 represent four embodiments of the device according to the invention making it possible to evaluate the density of the protons present in a given body, with the possibility of identifying the material entering into the constitution of this body to which belonged to the protons.
  • the same references designate the same elements there, whatever the figure on which they appear and whatever the form of representation of these elements.
  • elements are not specifically referenced in one of the figures, their references can be easily found by referring to another figure.
  • the object of the invention comprises "at least one" element having a given function
  • the embodiment described may include several of these elements.
  • the embodiment of the object according to the invention as illustrated comprises several elements with identical function and if, in the description, it is not specified that the object according to this invention must necessarily include a particular number of these elements, the subject of the invention could be defined as comprising "at least one" of these elements.
  • the subject of the present invention is a device for studying a material by the NMR method, two embodiments of which are shown diagrammatically in FIGS. 3 to 6.
  • the device essentially comprises a permanent magnet 21 capable of producing a static magnetic field B 0 and means for creating a radiofrequency magnetic field Bi hereinafter designated "RF magnetic field” respectively in two half-spaces each having a common area 61, 62 with the permanent magnet, the lines of force 64, 65 of the RF Bi magnetic field in the two common areas 61, 62 being in opposite directions, FIG. 5.
  • RF magnetic field a radiofrequency magnetic field
  • the device according to the invention comprises a permanent magnet 21 capable of producing a static magnetic field B 0 and having a substantially cylindrical shape having a plane of symmetry 60, and means for creating an RF magnetic field Bi respectively in the two half-spaces limited substantially by the plane of symmetry 60 and each having a common area 61, 62 with the permanent magnet, the lines of force 64, 65 of the RF Bi magnetic field in the two common areas 61, 62 being of s opposite sets.
  • the device according to the invention comprises a permanent magnet 21 capable of producing a static magnetic field B 0 , this permanent magnet having a substantially cylindrical shape having a plane of symmetry 60 and a uniform magnetization of north-south direction 22 substantially perpendicular to its axis 23, and means for creating an RF Bi magnetic field respectively in two half-spaces limited substantially by the plane of symmetry 60 each having a common area 61, 62 with the permanent magnet, the lines of force 64, 65 of the magnetic field RF ⁇ in the two common areas 61, 62 being in opposite directions and substantially perpendicular to the North-South direction 22.
  • the device according to the invention comprises a permanent magnet 21 having a uniform magnetization of North-South direction 22 to produce, in a manner known per se, a static induction B 0 , and at least one antenna 24 to produce an RF Bi magnetic field.
  • This antenna has two connection terminals 25, 26 capable of being connected, in a manner known per se from the prior art, to supply means, for example a controllable generator of radio frequency RF electrical current, and possibly to reception means, for example a receiver capable of analyze the electrical signals delivered by the antenna to these two connection terminals.
  • supply means for example a controllable generator of radio frequency RF electrical current
  • reception means for example a receiver capable of analyze the electrical signals delivered by the antenna to these two connection terminals.
  • the antenna defined above is constituted by at least one closed loop 27 situated in a plane substantially parallel to the North-South direction 22 and surrounding the permanent magnet 21, the two terminals of connection 25, 26 being constituted by two points 28, 29 of the closed loop 27 situated on a straight line 30 substantially cutting the loop into two substantially equal parts.
  • the permanent magnet 21 is of substantially cylindrical shape, advantageously of revolution.
  • the North-South direction 22 is perpendicular to the axis of the cylinder and the closed loop 27 is substantially located in a pan perpendicular to this axis.
  • the straight line 30 on which the two points 28, 29 of the closed loop 27 are located intersects the axis of revolution 23 of the permanent magnet 21.
  • this straight line 30 is parallel to the North-South direction 22 but this representation is only a particular case.
  • at least one 31 of the two branches 31, 32 of the closed loop 27 defined between the two connection terminals 25, 26 comprises a variable electrical impedance 33, for example a resistor of adjustable value such as a potentiometer or the like.
  • the antenna 24 it is often advantageous, for many applications, in particular in the petroleum field, for the antenna 24 to consist of a plurality of closed loops 27 substantially situated in planes parallel to the north- South 22 and substantially parallel to each other, the closed loops surrounding the permanent magnet 21 so as to form a single composite coil of relatively great length to produce a total RF magnetic field Bi in a relatively large and long volume.
  • connection terminals 25, 26 of the coil 24 are formed by the first and second points 28, 29 of each closed loop located on the right 30 as defined above, and by means 40 for electrically connecting together, on the one hand all of the first points 28 located on one side of the loop, and on the other hand all second points 29 located on the other side of the loop.
  • These means 40 are for example constituted by electrically conductive strands.
  • the permanent magnet 21 when the permanent magnet 21 is of cylindrical shape of revolution, all of the first points 28 located on one side of the loop and all of the second points 29 located on the other side of the loop are located in a plane passing through the axis of revolution. It is also very advantageous, as for the embodiments described above and for the same reasons, that at least one 31 of the two branches 31, 32 of at least one closed loop 27 of the plurality of closed loops defined between the two connection terminals 25, 26, has a variable electrical impedance 33. It is obvious that it will be advantageous for at least one of the branches of all the closed loops 27 to have such a variable electrical impedance 33.
  • FIGS. 7 and 8 show, in an exploded perspective view, two other embodiments of the device according to the invention, in which the device comprises a permanent magnet 21 of advantageous substantially cylindrical shape with axis 23, preferably of revolution, which has a uniform magnetization of North-South direction 22, as shown in FIGS. 2 and 4, and at least one antenna 24, this antenna comprising two connection terminals 25, 26 able to be connected on the one hand to a controllable generator radio frequency electric current and on the other hand to a receiver able to analyze the electric signals delivered by the antenna to these connection terminals.
  • the device comprises a permanent magnet 21 of advantageous substantially cylindrical shape with axis 23, preferably of revolution, which has a uniform magnetization of North-South direction 22, as shown in FIGS. 2 and 4, and at least one antenna 24, this antenna comprising two connection terminals 25, 26 able to be connected on the one hand to a controllable generator radio frequency electric current and on the other hand to a receiver able to analyze the electric signals delivered by the antenna to these connection terminals.
  • the antenna 24 comprises two groups 71, 72 of a plurality of half-loops 73, 74 all substantially identical, for example produced with electrically conductive wires.
  • the half-loops of each group are located in planes which are substantially parallel to one another, and the two ends 75, 76 of the half-loops of the same group are respectively located on two straight lines 77, 78 - 79, 80 substantially perpendicular to these plans.
  • the two groups of half-loops 71, 72 are further mounted in cooperation with the magnet 21 so that they are situated on either side of the magnet, surrounding it at least partially and that the two straight lines 77, 78 - 79, 80 of each group are located on either side of the permanent magnet, being substantially parallel to the axis 23 of the magnet and close to each other two by two .
  • the device further comprises electrical conductors 81, 82 for connecting the half-loops of each group in series so that, for each group, one end of a half-loop situated on one of the two straight lines is directly electrically connected at the end of another half-loop located on the other right, and that the current flows through the half-loops of this group in the same direction.
  • FIG. 9 represents, in a flat view, the electrical diagram of the two embodiments according to FIGS. 7 and 8, with the two parts, respectively left and right, seen on either side of the magnet 21.
  • each group 71, 72 of half-loops comprises only two half-loops, whereas, in the embodiments illustrated in FIGS. 7 and 8, each group comprises four.
  • the number of half-loops for each group is only a function of the precision desired for the measurement and of the height of the annular zone desired for this measurement. Determining this number is within the skill of the art, and the number of half-loops shown in Figures 7 to 9 is completely arbitrary.
  • these electrical conductors 81, 82 are constituted by electrical shunts substantially in the form of "U" defined in planes, the planes of these "U” being all, for a same group, substantially merged and substantially parallel to the axis 23 of the permanent magnet 21.
  • the base 83, 84 of the "U" is advantageously located outside the space 85 delimited between the two planes 86, 87 perpendicular to the axis 23 of the magnet 21 and passing respectively by the two end faces 88, 89 of the permanent magnet 21.
  • the two groups 71, 72 defined above have the same number of half-loops and each half-loop of a group is located in the same plane perpendicular to the axis 23 of the permanent magnet 21 as each half-loop of the other group.

Abstract

The invention relates to devices that are used for the NMR analysis of a material. According to the invention, the device is essentially characterised in that it comprises: a permanent magnet (21) having a north-south magnetisation (22) which is more or less perpendicular to the longitudinal axis thereof (23); and at least one RF antenna (24) consisting of at least one closed loop (27) which is essentially situated in a plane that is parallel to the north-south direction. Said closed loop surrounds the magnet (21) and the two connection terminals (25, 26) comprise two points (28, 29) on the closed loop (27) which are located on a straight line (30) that divides the loop into two more or less equal parts. The invention is particularly, although not exclusively, suitable for use in the oil industry in order to determine, for example, the quantity of water in the rock surrounding a well wall, the porosity distribution in said rock and/or the permeability thereof, etc.

Description

DISPOSITIF POUR L'ETUDE D'UN MATERIAU PAR RMN DEVICE FOR THE STUDY OF A MATERIAL BY NMR
DOMAINE DE L'INVENTIONFIELD OF THE INVENTION
La présente invention concerne les dispositifs pour l'étude de matériaux par la Résonance Magnétique Nucléaire définie par le sigle "RMN", notamment les dispositifs permettant d'évaluer la densité des protons présents dans un corps donné, qui trouvent des applications particulièrement avantageuses, notamment, dans le domaine de l'industrie alimentaire en vue de déterminer par exemple la quantité d'eau et/ou de graisse dans les aliments et dans le domaine de l'industrie pétrolière pour déterminer par exemple la quantité d'eau dans la roche entourant la paroi d'un puits, la distribution de la porosité de cette roche et/ou sa perméabilité.The present invention relates to devices for studying materials by Nuclear Magnetic Resonance defined by the acronym "NMR", in particular devices making it possible to evaluate the density of the protons present in a given body, which find particularly advantageous applications, in particular , in the food industry to determine for example the amount of water and / or fat in food and in the oil industry to determine for example the amount of water in the surrounding rock the wall of a well, the distribution of the porosity of this rock and / or its permeability.
ART ANTERIEURPRIOR ART
Il existe une technique connue utilisant la Résonance Magnétique Nucléaire connue sous la dénomination RMN, qui permet de déterminer la quantité de protons dans un matériau donné, c'est-à-dire le nombre de radicaux libres d'Hydrogène, et éventuellement d'identifier ce matériau. De nombreux dispositifs ont été réalisés pour mettre en oeuvre cette technique. Très schématiquement, ils comportent une source magnétique, par exemple un aimant permanent, pour induire un champ magnétique statique dans une zone donnée du matériau à investiguer, dont les lignes de forces ont une direction donnée pour polariser les protons présents dans cette zone.There is a known technique using Nuclear Magnetic Resonance known under the name NMR, which makes it possible to determine the quantity of protons in a given material, that is to say the number of free hydrogen radicals, and possibly to identify this material. Many devices have been made to implement this technique. Very schematically, they comprise a magnetic source, for example a permanent magnet, to induce a static magnetic field in a given area of the material to be investigated, the lines of force of which have a given direction to polarize the protons present in this area.
Une antenne émettrice constituée par exemple par une bobine plate alimentée par un générateur de courant électrique radiofréquence, est associée à la source magnétique de façon que les lignes de force du champ magnétique radiofréquence (RF) induit par cette bobine lorsqu'elle est alimentée par le courant électrique radiofréquence, fasse, dans la zone du matériau à investiguer, un angle non nul avec les lignes de force du champ magnétique statique de l'aimant permanent, et avantageusement égal à quatre vingt dix degrés. La fréquence du champ radiofréquence RF est telle qu'elle correspond à la fréquence de précession des protons dans le champ statique afin d'induire une interaction résonante entre les protons et le champ radiofréquence. Cette interaction permet de faire tourner la polarisation des protons à partir d'impulsions du champ radiofréquence d'un angle dépendant de l'amplitude du champ radiofréquence et de la durée des impulsions.A transmitting antenna constituted for example by a flat coil supplied by a radiofrequency electric current generator, is associated with the magnetic source so that the lines of force of the radiofrequency (RF) magnetic field induced by this coil when it is supplied by the radiofrequency electric current, make, in the area of the material to be investigated, a non-zero angle with the lines of force of the static magnetic field of the permanent magnet, and advantageously equal to ninety degrees. The frequency of the RF radiofrequency field is such that it corresponds to the precession frequency of the protons in the static field in order to induce a resonant interaction between the protons and the radiofrequency field. This interaction makes it possible to rotate the polarization of the protons from pulses of the radiofrequency field by an angle depending on the amplitude of the radiofrequency field and the duration of the pulses.
Le dispositif comporte en outre une antenne réceptrice constituée par exemple par une bobine qui peut être constituée par la même bobine que la bobine émettrice, cette antenne dans sa fonction réceptrice captant le champ magnétique produit par les protons lorsque le courant radiofréquence est annulé et qu'ils reviennent à leur polarisation initiale sous l'action uniquement du champ statique.The device further comprises a receiving antenna constituted for example by a coil which can be constituted by the same coil as the transmitting coil, this antenna in its receiving function picking up the magnetic field produced by the protons when the radiofrequency current is canceled and that they return to their initial polarization under the action only of the static field.
Des moyens pour alimenter l'antenne en courant électrique radio-fréquence et analyser les signaux captés par elle sont décrits et illustrés par exemple dans le document EP-A-0 295 134. L'amplitude du champ magnétique détecté par l'antenne dans sa fonction réceptrice est une fonction du nombre de protons qui ont été excités dans la zone d'investigation, et le temps que mettent les protons pour passer de leur seconde polarisation à la première, connu par les techniciens sous le terme de « temps de relaxation », est une image de la nature des produits auxquels appartenaient ces protons.Means for supplying the antenna with radio frequency electric current and analyzing the signals picked up by it are described and illustrated for example in document EP-A-0 295 134. The amplitude of the magnetic field detected by the antenna in its receptor function is a function of the number of protons that have been excited in the investigation area, and the time it takes for the protons to pass from their second polarization to the first, known by technicians as the "relaxation time" , is an image of the nature of the products to which these protons belonged.
Cette technique, bien connue des hommes du métier est décrite dans de nombreux documents et elle ne sera donc pas plus amplement décrite ici.This technique, well known to those skilled in the art, is described in numerous documents and will therefore not be described more fully here.
Il existe de nombreuses réalisations de dispositif pour l'étude par RMN permettant de mettre en œuvre cette technique, qui répondent à la description ci- dessus, par exemple celle décrit dans le US-A-5 610 522.There are many embodiments of device for the study by NMR making it possible to implement this technique, which correspond to the description above, for example that described in US-A-5 610 522.
Les figures 1 et 2 représentent à titre d'exemple illustratif un mode de réalisation d'un tel dispositif connu de l'art antérieur.Figures 1 and 2 show by way of illustrative example an embodiment of such a device known from the prior art.
Il comporte essentiellement un aimant permanent 1 généralement sous la forme d'un cylindre de révolution dont la direction d'aimantation Nord-Sud 2 est située dans un plan perpendiculaire à son axe 3. Il comporte en outre une bobine plate 4 dont les spires 5 sensiblement planes entourent l'aimant 1 comme illustré sur les figures 1 et 2.It essentially comprises a permanent magnet 1 generally in the form of a cylinder of revolution whose direction of magnetization North-South 2 is located in a plane perpendicular to its axis 3. It also comprises a flat coil 4 whose turns 5 substantially planar surround the magnet 1 as illustrated in FIGS. 1 and 2.
En référence à la figure 2, un tel dispositif produit une induction statique B0 qui est quasiment homogène dans un cylindre tubulaire entourant l'aimant permanent 1. Quand la bobine plate 4 est alimentée en un courant radio-fréquence, elle produit une induction radio-fréquence B-i qui est perpendiculaire à l'induction statique B0.Referring to Figure 2, such a device produces a static induction B 0 which is almost homogeneous in a tubular cylinder surrounding the permanent magnet 1. When the flat coil 4 is supplied with a radio frequency current, it produces a radio induction -frequency Bi which is perpendicular to the static induction B 0 .
Avec un tel dispositif, il est possible d'investiguer une zone de mesure qui est schématiquement définie en 6 sur la figure 2 et qui correspond sensiblement à une zone annulaire cylindrique entourant l'aimant permanent 1. Pour effectuer une analyse d'un matériau par le procédé RMN comme défini ci-avant, il est nécessaire que cette zone annulaire de mesure 6 ait au moins une partie commune avec le matériau à analyser. Dans cette configuration, l'aimant permanent 1 se trouve donc dans une zone de forte induction radio-fréquence, ce qui peut se traduire par des pertes par courants de Foucault du fait que les aimants permanents utilisés (NdFeB, SmCo, ...) présentent une conductivité électrique non nulle.With such a device, it is possible to investigate a measurement area which is schematically defined at 6 in FIG. 2 and which corresponds substantially to a cylindrical annular zone surrounding the permanent magnet 1. To perform an analysis of a material by the NMR process as defined above, it is necessary that this annular measurement zone 6 has at least one part common with the material to be analyzed. In this configuration, the permanent magnet 1 is therefore in a zone of strong radio-frequency induction, which can result in losses by eddy currents because the permanent magnets used (NdFeB, SmCo, ...) have a non-zero electrical conductivity.
Ces courants parasites peuvent donc induire des champs parasites qui, en se superposant au champ produit pour la mesure, réduisent la sensibilité de cette mesure.These parasitic currents can therefore induce parasitic fields which, by superimposing on the field produced for the measurement, reduce the sensitivity of this measurement.
BUT DE L'INVENTIONPURPOSE OF THE INVENTION
La présente invention a donc pour but de réaliser un dispositif pour l'étude d'un matériau par RMN, du type à aimant permanent, qui soit plus performant que ceux de l'art antérieur et qui réduise fortement les effets parasites induits par les courants de Foucault produits dans l'aimant permanent.The present invention therefore aims to provide a device for studying a material by NMR, of the permanent magnet type, which is more efficient than those of the prior art and which greatly reduces the parasitic effects induced by the currents. of eddy produced in the permanent magnet.
OBJET DE L'INVENTION Plus précisément, la présente invention a pour objet un dispositif pour l'étude d'un matériau par le procédé de la RMN, caractérisée par le fait qu'il comporte : un aimant permanent apte à produire un champ magnétique statique, et des moyens pour créer un champ magnétique RF respectivement dans deux demi-espaces ayant chacun une zone commune avec l'aimant permanent, les lignes de force du champ magnétique RF dans les deux zones communes étant de sens opposés.OBJECT OF THE INVENTION More specifically, the present invention relates to a device for studying a material by the NMR process, characterized in that it comprises: a permanent magnet capable of producing a static magnetic field , and means for creating an RF magnetic field respectively in two half-spaces each having a common area with the permanent magnet, the lines of force of the RF magnetic field in the two common areas being in opposite directions.
La présente invention a aussi pour objet un dispositif pour l'étude d'un matériau par le procédé de la RMN, caractérisé par le fait qu'il comporte : un aimant permanent apte à produire un champ magnétique statique et ayant une forme sensiblement cylindrique présentant un plan de symétrie, et des moyens pour créer un champ magnétique RF respectivement dans les deux demi-espaces limités sensiblement par ledit plan de symétrie et ayant chacun une zone commune avec l'aimant permanent, les lignes de force du champ magnétique RF dans les deux zones communes étant de sens opposés. La présente invention a aussi pour objet un dispositif pour l'étude d'un matériau par le procédé de la RMN, comportant: un aimant permanent de forme sensiblement cylindrique présentant une aimantation uniforme de direction Nord-Sud, et au moins une antenne, cette antenne comportant deux bornes de connexion aptes à être reliées d'une part à un générateur commandable de courant électrique radio-fréquence et d'autre part à un récepteur apte à analyser les signaux électriques délivrés par l'antenne à ces bornes de connexion, caractérisé par le fait que ladite antenne comporte : • deux groupes d'une pluralité de demi-boucles toutes sensiblement identiques, les demi-boucles de chaque groupe étant situées dans des plans sensiblement parallèles entre eux, les deux extrémités des demi-boucles d'un même groupe étant respectivement situées sur deux droites sensiblement perpendiculaires aux dits plans, les deux groupes de demi-boucles étant montés en coopération avec ledit aimant de façon qu'ils soient situés de part et d'autre dudit aimant en l'entourant au moins partiellement et que les deux droites de chaque groupe soient situées de part et d'autre dudit aimant en étant sensiblement parallèles à l'axe dudit aimant, etThe present invention also relates to a device for studying a material by the NMR process, characterized in that it comprises: a permanent magnet capable of producing a static magnetic field and having a substantially cylindrical shape having a plane of symmetry, and means for creating an RF magnetic field respectively in the two half-spaces limited substantially by said plane of symmetry and each having a common area with the permanent magnet, the lines of force of the RF magnetic field in the two common areas being in opposite directions. The present invention also relates to a device for studying a material by the NMR process, comprising: a permanent magnet of substantially cylindrical shape having a uniform magnetization in North-South direction, and at least one antenna, this antenna comprising two connection terminals able to be connected on the one hand to a controllable generator of radio frequency electric current and on the other hand to a receiver capable of analyzing the electrical signals delivered by the antenna to these connection terminals, characterized by the fact that said antenna comprises: • two groups of a plurality of half-loops all substantially identical, the half-loops of each group being located in planes substantially parallel to each other, the two ends of the half-loops of a same group being respectively located on two straight lines substantially perpendicular to the said planes, the two groups of half-loops being mounted in cooperation n with said magnet so that they are located on either side of said magnet by surrounding it at least partially and so that the two straight lines of each group are located on either side of said magnet being substantially parallel to the 'axis of said magnet, and
• des conducteurs électriques pour relier en série les demi-boucles de chaque groupe de façon que, pour chaque groupe, une extrémité d'une demi-boucle située sur l'une des deux droites soit reliée électriquement à l'extrémité d'une autre demi- boucle située sur l'autre droite, et que les deux extrémités libres des demi-boucles de chaque groupe reliées en série constituent deux à deux les deux dites bornes de connexion, ces quatre extrémités libres étant aptes à être reliées au générateur commandable de courant électrique radio-fréquence de façon que, par rapport à l'axe de l'aimant, le courant électrique circulant dans les demi-boucles de l'un des deux groupes soit de sens opposé à celui circulant dans les demi-boucles de l'autre groupe. • electrical conductors to connect the half-loops of each group in series so that, for each group, one end of a half-loop located on one of the two straight lines is electrically connected to the end of another half-loop located on the other right, and that the two free ends of the half-loops of each group connected in series constitute two by two the two said connection terminals, these four free ends being able to be connected to the controllable generator of radio frequency electric current so that, with respect to the axis of the magnet, the electric current flowing in the half-loops of one of the two groups is in the opposite direction to that flowing in the half-loops of the other group.
BREVE DESCRIPTION DES FIGURES D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description suivante donnée en regard des dessins annexés à titre illustratif mais nullement limitatif, dans lesquels :BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES Other characteristics and advantages of the invention will appear during the following description given with reference to the drawings annexed by way of illustration but in no way limitative, in which:
Les figures 1 et 2 représentent, sous forme schématique, un mode de réalisation d'un dispositif selon l'art antérieur qui est décrit sommairement ci-dessus, Les figures 3, 4 et 5 représentent respectivement en perspective, en vue de dessus et en vue de face, un premier mode de réalisation du dispositif selon l'invention pour l'étude d'un matériau par RMN, la figure 4 comportant des éléments permettant d'expliciter le fonctionnement de ce dispositif, La figure 6 représente un deuxième mode de réalisation du dispositif selon l'invention en accord avec la réalisation illustrée sur les figures 3 à 5, mais comportant un perfectionnement par rapport au premier mode illustré.FIGS. 1 and 2 represent, in schematic form, an embodiment of a device according to the prior art which is briefly described above, Figures 3, 4 and 5 show respectively in perspective, in top view and in front view, a first embodiment of the device according to the invention for the study of a material by NMR, Figure 4 comprising elements to explain the operation of this device, Figure 6 shows a second embodiment of the device according to the invention in agreement with the embodiment illustrated in Figures 3 to 5, but comprising an improvement compared to the first illustrated mode.
Les figures 7 et 8 représentent respectivement, dans une vue schématique en perspective éclatée, un troisième et un quatrième modes de réalisation du dispositif selon l'invention, etFIGS. 7 and 8 respectively represent, in a schematic exploded perspective view, a third and a fourth embodiment of the device according to the invention, and
La figure 9 représente le schéma électrique des deux modes de réalisation selon les figures 7 et 8.FIG. 9 represents the electrical diagram of the two embodiments according to FIGS. 7 and 8.
Il est précisé que les figures 3 à 9 représentent quatre modes de réalisation du dispositif selon l'invention permettant d'évaluer la densité des protons présents dans un corps donné, avec la possibilité d'identifier le matériau entrant dans la constitution de ce corps auquel appartenaient les protons. Cependant, les mêmes références y désignent les mêmes éléments, quelle que soit la figure sur laquelle elles apparaissent et quelle que soit la forme de représentation de ces éléments. De même, si des éléments ne sont pas spécifiquement référencés sur l'une des figures, leurs références peuvent être aisément retrouvées en se reportant à une autre figure.It is specified that FIGS. 3 to 9 represent four embodiments of the device according to the invention making it possible to evaluate the density of the protons present in a given body, with the possibility of identifying the material entering into the constitution of this body to which belonged to the protons. However, the same references designate the same elements there, whatever the figure on which they appear and whatever the form of representation of these elements. Similarly, if elements are not specifically referenced in one of the figures, their references can be easily found by referring to another figure.
Il est aussi précisé que, lorsque, selon la définition de l'invention, l'objet de l'invention comporte "au moins un" élément ayant une fonction donnée, le mode de réalisation décrit peut comporter plusieurs de ces éléments. De même, si le mode de réalisation de l'objet selon l'invention tel qu'illustré comporte plusieurs éléments de fonction identique et si, dans la description, il n'est pas spécifié que l'objet selon cette invention doit obligatoirement comporter un nombre particulier de ces éléments, l'objet de l'invention pourra être défini comme comportant "au moins un" de ces éléments.It is also specified that, when, according to the definition of the invention, the object of the invention comprises "at least one" element having a given function, the embodiment described may include several of these elements. Similarly, if the embodiment of the object according to the invention as illustrated comprises several elements with identical function and if, in the description, it is not specified that the object according to this invention must necessarily include a particular number of these elements, the subject of the invention could be defined as comprising "at least one" of these elements.
DESCRIPTION DE MODES DE REALISATION PREFERES DE L'OBJET SELON L'INVENTION La présente invention a pour objet un dispositif pour l'étude d'un matériau par le procédé de la RMN dont deux modes de réalisation sont représentés schématiquement sur les figures 3 à 6.DESCRIPTION OF PREFERRED EMBODIMENTS OF THE OBJECT ACCORDING TO THE INVENTION The subject of the present invention is a device for studying a material by the NMR method, two embodiments of which are shown diagrammatically in FIGS. 3 to 6.
Selon l'invention, le dispositif comporte essentiellement un aimant permanent 21 apte à produire un champ magnétique statique B0 et des moyens pour créer un champ magnétique Bi radiofréquence ci-après désigné "champ magnétique RF" respectivement dans deux demi-espaces ayant chacun une zone commune 61 , 62 avec l'aimant permanent, les lignes de force 64, 65 du champ magnétique RF Bi dans les deux zones communes 61 , 62 étant de sens opposés, figure 5. De façon avantageuse, le dispositif selon l'invention comporte un aimant permanent 21 apte à produire un champ magnétique statique B0 et ayant une forme sensiblement cylindrique présentant un plan de symétrie 60, et des moyens pour créer un champ magnétique RF Bi respectivement dans les deux demi-espaces limités sensiblement par le plan de symétrie 60 et ayant chacun une zone commune 61 , 62 avec l'aimant permanent, les lignes de force 64, 65 du champ magnétique RF Bi dans les deux zones communes 61 , 62 étant de sens opposés.According to the invention, the device essentially comprises a permanent magnet 21 capable of producing a static magnetic field B 0 and means for creating a radiofrequency magnetic field Bi hereinafter designated "RF magnetic field" respectively in two half-spaces each having a common area 61, 62 with the permanent magnet, the lines of force 64, 65 of the RF Bi magnetic field in the two common areas 61, 62 being in opposite directions, FIG. 5. Advantageously, the device according to the invention comprises a permanent magnet 21 capable of producing a static magnetic field B 0 and having a substantially cylindrical shape having a plane of symmetry 60, and means for creating an RF magnetic field Bi respectively in the two half-spaces limited substantially by the plane of symmetry 60 and each having a common area 61, 62 with the permanent magnet, the lines of force 64, 65 of the RF Bi magnetic field in the two common areas 61, 62 being of s opposite sets.
De façon préférentielle, le dispositif selon l'invention comporte un aimant permanent 21 apte à produire un champ magnétique statique B0, cet aimant permanent ayant une forme sensiblement cylindrique présentant un plan de symétrie 60 et une aimantation uniforme de direction Nord-Sud 22 sensiblement perpendiculaire à son axe 23, et des moyens pour créer un champ magnétique RF Bi respectivement dans deux demi-espaces limités sensiblement par le plan de symétrie 60 ayant chacun une zone commune 61 , 62 avec l'aimant permanent, les lignes de force 64, 65 du champ magnétique RF ^ dans les deux zones communes 61 , 62 étant de sens opposés et sensiblement perpendiculaires à la direction Nord- Sud 22.Preferably, the device according to the invention comprises a permanent magnet 21 capable of producing a static magnetic field B 0 , this permanent magnet having a substantially cylindrical shape having a plane of symmetry 60 and a uniform magnetization of north-south direction 22 substantially perpendicular to its axis 23, and means for creating an RF Bi magnetic field respectively in two half-spaces limited substantially by the plane of symmetry 60 each having a common area 61, 62 with the permanent magnet, the lines of force 64, 65 of the magnetic field RF ^ in the two common areas 61, 62 being in opposite directions and substantially perpendicular to the North-South direction 22.
Par référence aux figures 3 à 5, le dispositif selon l'invention comporte un aimant permanent 21 présentant une aimantation uniforme de direction Nord-Sud 22 pour produire, de façon connue en elle-même, une induction statique B0, et au moins une antenne 24 pour produire un champ magnétique RF Bi. Cette antenne comporte deux bornes de connexion 25, 26 aptes à être reliées, de façon connue en elle-même de l'art antérieur, à des moyens d'alimentation, par exemple un générateur commandable de courant électrique radio-fréquence RF, et éventuellement à des moyens de réception, par exemple un récepteur apte à analyser les signaux électriques délivrés par l'antenne à ces deux bornes de connexion. Ces moyens d'alimentation et de réception sont connus de l'art antérieur. Ils ne seront donc pas décrits ici et ils n'ont pas été illustrés dans l'unique souci de simplifier la présente description. Selon une caractéristique essentielle de l'invention, l'antenne définie ci- dessus est constituée par au moins une boucle fermée 27 située dans un plan sensiblement parallèle à la direction Nord-Sud 22 et entourant l'aimant permanent 21 , les deux bornes de connexion 25, 26 étant constituées par deux points 28, 29 de la boucle fermée 27 situés sur une droite 30 coupant sensiblement la boucle en deux parties sensiblement égales.With reference to Figures 3 to 5, the device according to the invention comprises a permanent magnet 21 having a uniform magnetization of North-South direction 22 to produce, in a manner known per se, a static induction B 0 , and at least one antenna 24 to produce an RF Bi magnetic field. This antenna has two connection terminals 25, 26 capable of being connected, in a manner known per se from the prior art, to supply means, for example a controllable generator of radio frequency RF electrical current, and possibly to reception means, for example a receiver capable of analyze the electrical signals delivered by the antenna to these two connection terminals. These supply and reception means are known from the prior art. They will therefore not be described here and they have not been illustrated for the sole purpose of simplifying the present description. According to an essential characteristic of the invention, the antenna defined above is constituted by at least one closed loop 27 situated in a plane substantially parallel to the North-South direction 22 and surrounding the permanent magnet 21, the two terminals of connection 25, 26 being constituted by two points 28, 29 of the closed loop 27 situated on a straight line 30 substantially cutting the loop into two substantially equal parts.
Dans une réalisation préférentielle, l'aimant permanent 21 est de forme substantiellement cylindrique avantageusement de révolution. Dans ce cas, avantageusement, la direction Nord-Sud 22 est perpendiculaire à l'axe du cylindre et la boucle fermée 27 est sensiblement située dans un pan perpendiculaire à cet axe. II est avantageux que, pour obtenir une bonne homogénéité du champ magnétique RF Bi généré par l'antenne 24, la droite 30 sur laquelle sont situés les deux points 28, 29 de la boucle fermée 27 coupe l'axe de révolution 23 de l'aimant permanent 21. Sur les figures, cette droite 30 est parallèle à la direction Nord-Sud 22 mais cette représentation n'est qu'un cas particulier. En outre, comme il est dans la pratique très difficile d'obtenir des courants d'une valeur donnée et avantageusement égaux, il est préférable, comme illustré sur la figure 6, qu'au moins l'une 31 des deux branches 31 , 32 de la boucle fermée 27 définies entre les deux bornes de connexion 25, 26 comporte une impédance électrique variable 33, par exemple une résistance de valeur ajustable comme un potentiomètre ou analogue.In a preferred embodiment, the permanent magnet 21 is of substantially cylindrical shape, advantageously of revolution. In this case, advantageously, the North-South direction 22 is perpendicular to the axis of the cylinder and the closed loop 27 is substantially located in a pan perpendicular to this axis. It is advantageous that, to obtain good homogeneity of the RF Bi magnetic field generated by the antenna 24, the straight line 30 on which the two points 28, 29 of the closed loop 27 are located intersects the axis of revolution 23 of the permanent magnet 21. In the figures, this straight line 30 is parallel to the North-South direction 22 but this representation is only a particular case. Furthermore, as it is very difficult in practice to obtain currents of a given value and advantageously equal, it is preferable, as illustrated in FIG. 6, that at least one 31 of the two branches 31, 32 of the closed loop 27 defined between the two connection terminals 25, 26 comprises a variable electrical impedance 33, for example a resistor of adjustable value such as a potentiometer or the like.
Comme illustré sur les figures 3 à 6, il est souvent avantageux, pour de nombreuses applications notamment dans le domaine pétrolier, que l'antenne 24 soit constituée d'une pluralité de boucles fermées 27 sensiblement situées dans des plans parallèles à la direction Nord-Sud 22 et sensiblement parallèles entre eux, les boucles fermées entourant l'aimant permanent 21 de façon à former une seule bobine composite de relativement grande longueur pour produire un champ magnétique RF total Bi dans un volume relativement important et long.As illustrated in FIGS. 3 to 6, it is often advantageous, for many applications, in particular in the petroleum field, for the antenna 24 to consist of a plurality of closed loops 27 substantially situated in planes parallel to the north- South 22 and substantially parallel to each other, the closed loops surrounding the permanent magnet 21 so as to form a single composite coil of relatively great length to produce a total RF magnetic field Bi in a relatively large and long volume.
Dans ce cas, les deux bornes de connexion 25, 26 de la bobine 24 sont constituées par les premier et second points 28, 29 de chaque boucle fermée situés sur la droite 30 telle que définie ci-avant, et par des moyens 40 pour relier électriquement entre eux, d'une part l'ensemble des premiers points 28 situés d'un côté de la boucle, et d'autre part l'ensemble des seconds points 29 situés de l'autre côté de la boucle. Ces moyens 40 sont par exemple constitués par des brins électriquement conducteurs.In this case, the two connection terminals 25, 26 of the coil 24 are formed by the first and second points 28, 29 of each closed loop located on the right 30 as defined above, and by means 40 for electrically connecting together, on the one hand all of the first points 28 located on one side of the loop, and on the other hand all second points 29 located on the other side of the loop. These means 40 are for example constituted by electrically conductive strands.
Avantageusement, lorsque l'aimant permanent 21 est de forme cylindrique de révolution, l'ensemble des premiers points 28 situés d'un côté de la boucle et l'ensemble des seconds points 29 situés de l'autre côté de la boucle sont situés dans un plan passant par l'axe de révolution. II est aussi très avantageux, comme pour les modes de réalisation décrits ci- avant et pour les même raisons, qu'au moins l'une 31 des deux branches 31 , 32 d'au moins une boucle fermée 27 de la pluralité de boucles fermées définies entre les deux bornes de connexion 25, 26, comporte une impédance électrique variable 33. Il est bien évident qu'il sera avantageux qu'au moins l'une des branches de toutes les boucles fermées 27 comporte une telle impédance électrique variable 33.Advantageously, when the permanent magnet 21 is of cylindrical shape of revolution, all of the first points 28 located on one side of the loop and all of the second points 29 located on the other side of the loop are located in a plane passing through the axis of revolution. It is also very advantageous, as for the embodiments described above and for the same reasons, that at least one 31 of the two branches 31, 32 of at least one closed loop 27 of the plurality of closed loops defined between the two connection terminals 25, 26, has a variable electrical impedance 33. It is obvious that it will be advantageous for at least one of the branches of all the closed loops 27 to have such a variable electrical impedance 33.
D'une façon générale, les dispositifs décrits ci-dessus et illustrés sur les figures 3 à 6 fonctionnent et s'utilisent de la même façon que ceux de l'art antérieur aussi bien en émission qu'en réception. En conséquence, dans l'unique souci de simplifier la présente description, ni leur fonctionnement et ni leur mode d'utilisation ne seront décrits ici.In general, the devices described above and illustrated in Figures 3 to 6 operate and are used in the same way as those of the prior art both in transmission and in reception. Consequently, for the sole purpose of simplifying the present description, neither their operation nor their mode of use will be described here.
Il sera cependant souligné que les dispositifs selon l'invention présentent un avantage important par rapport à ceux de l'art antérieur.It will however be emphasized that the devices according to the invention have an important advantage compared to those of the prior art.
En effet, comme représenté sur la figure 5, à l'intérieur de l'aimant permanent 21, sont induits, dans les deux zones communes 61, 62 définies ci-avant, deux champs magnétiques RF dont les lignes de force sont de sens opposés.Indeed, as shown in FIG. 5, inside the permanent magnet 21, two magnetic fields RF, the lines of force of which are in opposite directions, are induced in the two common areas 61, 62 defined above. .
Dans ces conditions, les courants de Foucault créés par ces champs magnétiques RF sont théoriquement totalement négligeables, et le sont en pratique presque totalement.Under these conditions, the eddy currents created by these RF magnetic fields are theoretically completely negligible, and in practice are almost totally.
Il ne se crée donc pas de charge parasite importante et les appareils de mesure utilisant le procédé de la RMN et comportant un dispositif selon l'invention ont donc une sensibilité plus grande que ceux de l'art antérieur.There is therefore no significant parasitic charge created and the measuring devices using the NMR method and comprising a device according to the invention therefore have a greater sensitivity than those of the prior art.
Les réalisations décrites ci-dessus sont intéressantes et donnent de bons résultats, mais peuvent présenter des difficultés de mise en œuvre, notamment lors de l'ajustement des impédances comme explicité ci-avant. Les deux modes de réalisation illustrés sur les figures 7 à 9 permettent de s'affranchir grandement de ces difficultés.The embodiments described above are interesting and give good results, but can present implementation difficulties, in particular when adjusting the impedances as explained above. The two embodiments illustrated in FIGS. 7 to 9 make it possible to largely overcome these difficulties.
Les figures 7 et 8 représentent, dans une vue en perspective éclatée, deux autres modes de réalisation du dispositif selon l'invention, dans lesquels le dispositif comporte un aimant permanent 21 de forme avantageuse sensiblement cylindrique d'axe 23, de préférence de révolution, qui possède une aimantation uniforme de direction Nord-Sud 22, comme représenté sur les figures 2 et 4, et au moins une antenne 24, cette antenne comportant deux bornes de connexion 25, 26 aptes à être reliées d'une part à un générateur commandable de courant électrique radio- fréquence et d'autre part à un récepteur apte à analyser les signaux électriques délivrés par l'antenne à ces bornes de connexion.FIGS. 7 and 8 show, in an exploded perspective view, two other embodiments of the device according to the invention, in which the device comprises a permanent magnet 21 of advantageous substantially cylindrical shape with axis 23, preferably of revolution, which has a uniform magnetization of North-South direction 22, as shown in FIGS. 2 and 4, and at least one antenna 24, this antenna comprising two connection terminals 25, 26 able to be connected on the one hand to a controllable generator radio frequency electric current and on the other hand to a receiver able to analyze the electric signals delivered by the antenna to these connection terminals.
L'antenne 24 comporte deux groupes 71 , 72 d'une pluralité de demi-boucles 73, 74 toutes sensiblement identiques, par exemple réalisées avec des fils conducteurs électriques. Les demi-boucles de chaque groupe sont situées dans des plans sensiblement parallèles entre eux, et les deux extrémités 75, 76 des demi- boucles d'un même groupe sont respectivement situées sur deux droites 77, 78 - 79, 80 sensiblement perpendiculaires à ces plans.The antenna 24 comprises two groups 71, 72 of a plurality of half-loops 73, 74 all substantially identical, for example produced with electrically conductive wires. The half-loops of each group are located in planes which are substantially parallel to one another, and the two ends 75, 76 of the half-loops of the same group are respectively located on two straight lines 77, 78 - 79, 80 substantially perpendicular to these plans.
Les deux groupes de demi-boucles 71 , 72 sont en outre montés en coopération avec l'aimant 21 de façon qu'ils soient situés de part et d'autre de l'aimant en l'entourant au moins partiellement et que les deux droites 77, 78 - 79, 80 de chaque groupe soient situées de part et d'autre de l'aimant permanent, en étant sensiblement parallèles à l'axe 23 de l'aimant et à proximité l'une de l'autre deux par deux.The two groups of half-loops 71, 72 are further mounted in cooperation with the magnet 21 so that they are situated on either side of the magnet, surrounding it at least partially and that the two straight lines 77, 78 - 79, 80 of each group are located on either side of the permanent magnet, being substantially parallel to the axis 23 of the magnet and close to each other two by two .
Le dispositif comporte en outre des conducteurs électriques 81 , 82 pour relier en série les demi-boucles de chaque groupe de façon que, pour chaque groupe, une extrémité d'une demi-boucle située sur l'une des deux droites soit directement reliée électriquement à l'extrémité d'une autre demi-boucle située sur l'autre droite, et que le courant parcoure les demi-boucles de ce groupe dans le même sens.The device further comprises electrical conductors 81, 82 for connecting the half-loops of each group in series so that, for each group, one end of a half-loop situated on one of the two straight lines is directly electrically connected at the end of another half-loop located on the other right, and that the current flows through the half-loops of this group in the same direction.
Les deux extrémités libres des demi-boucles de chaque groupe reliées en série comme décrit ci-dessus constituent deux à deux les deux bornes de connexion 25, 26. Ces quatre extrémités libres sont reliées au générateur commandable de courant électrique radio-fréquence de façon que, par rapport à l'axe de l'aimant, le courant électrique circulant dans les demi-boucles de l'un des deux groupes soit de sens opposé à celui circulant dans les demi-boucles de l'autre groupe. La figure 9 représente, dans une vue à plat, le schéma électrique des deux modes de réalisation selon les figures 7 et 8, avec les deux parties respectivement gauche et droite vues de part et d'autre de l'aimant 21. Dans l'unique but de la simplification des dessins, chaque groupe 71 , 72 de demi-boucles ne comporte que deux demi-boucles, alors que, dans les réalisations illustrées sur les figures 7 et 8, chaque groupe en comporte quatre.The two free ends of the half-loops of each group connected in series as described above constitute two by two the two connection terminals 25, 26. These four free ends are connected to the controllable generator of radio-frequency electric current so that , with respect to the axis of the magnet, the electric current flowing in the half-loops of one of the two groups is in the opposite direction to that flowing in the half-loops of the other group. FIG. 9 represents, in a flat view, the electrical diagram of the two embodiments according to FIGS. 7 and 8, with the two parts, respectively left and right, seen on either side of the magnet 21. In the sole purpose of simplifying the drawings, each group 71, 72 of half-loops comprises only two half-loops, whereas, in the embodiments illustrated in FIGS. 7 and 8, each group comprises four.
Il est cependant précisé que le nombre des demi-boucles pour chaque groupe est uniquement fonction de la précision souhaitée pour la mesure et de la hauteur de la zone annulaire voulue pour cette mesure. La détermination de ce nombre est du domaine de l'homme du métier et le nombre de demi-boucles représentées sur les figures 7 à 9 est totalement arbitraire.It is however specified that the number of half-loops for each group is only a function of the precision desired for the measurement and of the height of the annular zone desired for this measurement. Determining this number is within the skill of the art, and the number of half-loops shown in Figures 7 to 9 is completely arbitrary.
Le schéma électrique représenté sur la figure 9 fait nettement apparaître que, dans les modes de réalisation selon les figures 7 et 8, les conducteurs électriquesThe electrical diagram shown in Figure 9 clearly shows that, in the embodiments according to Figures 7 and 8, the electrical conductors
81 , 82 permettent de relier les demi-boucles de chaque groupe de façon qu'elles soient reliées en série, et non pas en parallèle comme dans les modes de réalisation selon les figures 3 à 6.81, 82 make it possible to connect the half-loops of each group so that they are connected in series, and not in parallel as in the embodiments according to FIGS. 3 to 6.
Sur cette figure 9, il est parfaitement visible que, pour le groupe de demi- boucles 71 , l'extrémité aval 75' d'une demi-boucle est électriquement directement reliée à l'extrémité amont 76' de la demi-boucle suivante, et qu'il en est de même pour les extrémités aval 75" et amont 76" pour deux demi-boucles consécutives du groupe 72.In this FIG. 9, it is perfectly visible that, for the group of half-loops 71, the downstream end 75 'of a half-loop is electrically directly connected to the upstream end 76' of the following half-loop, and it is the same for the downstream ends 75 "and upstream 76" for two consecutive half-loops of group 72.
De ce fait, il est certain que les demi-boucles d'un même groupe 71 , 72 sont parcourues par un courant de même intensité.Therefore, it is certain that the half-loops of the same group 71, 72 are traversed by a current of the same intensity.
Il est donc possible d'obtenir la même impédance pour les deux groupes avec une seule impédance électrique variable comme celle illustrée schématiquement en 133 sur cette figure 9.It is therefore possible to obtain the same impedance for the two groups with a single variable electrical impedance like that illustrated diagrammatically at 133 in this figure 9.
Dans une réalisation avantageuse, pour éviter des perturbations par des signaux parasites, ces conducteurs électriques 81 , 82 sont constitués par des shunts électriques sensiblement en forme de "U" définis dans des plans, les plans de ces "U" étant tous, pour un même groupe, sensiblement confondus et sensiblement parallèles à l'axe 23 de l'aimant permanent 21.In an advantageous embodiment, to avoid disturbances by parasitic signals, these electrical conductors 81, 82 are constituted by electrical shunts substantially in the form of "U" defined in planes, the planes of these "U" being all, for a same group, substantially merged and substantially parallel to the axis 23 of the permanent magnet 21.
Dans le même but que défini ci-dessus, la base 83, 84 des "U" est avantageusement située en dehors de l'espace 85 délimité entre les deux plans 86, 87 perpendiculaires à l'axe 23 de l'aimant 21 et passant respectivement par les deux faces d'extrémités 88, 89 de l'aimant permanent 21.For the same purpose as defined above, the base 83, 84 of the "U" is advantageously located outside the space 85 delimited between the two planes 86, 87 perpendicular to the axis 23 of the magnet 21 and passing respectively by the two end faces 88, 89 of the permanent magnet 21.
En outre, dans une réalisation préférentielle pour obtenir un champ magnétique radiofréquence RF induit uniforme comme représenté sur les figures 7 et 8, les deux groupes 71, 72 définis ci-avant comportent le même nombre de demi- boucles et chaque demi-boucle d'un groupe est située dans le même plan perpendiculaire à l'axe 23 de l'aimant permanent 21 que chaque demi-boucle de l'autre groupe. Furthermore, in a preferred embodiment for obtaining a uniform induced radio frequency RF magnetic field as shown in FIGS. 7 and 8, the two groups 71, 72 defined above have the same number of half-loops and each half-loop of a group is located in the same plane perpendicular to the axis 23 of the permanent magnet 21 as each half-loop of the other group.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif pour l'étude d'un matériau par le procédé de la RMN, caractérisé par le fait qu'il comporte : un aimant permanent (21) apte à produire un champ magnétique statique1. Device for studying a material by the NMR process, characterized in that it comprises: a permanent magnet (21) capable of producing a static magnetic field
(Bo), et des moyens pour créer un champ magnétique RF (B respectivement dans deux demi-espaces ayant chacun une zone commune (61 , 62) avec l'aimant permanent, les lignes de force (64, 65) du champ magnétique RF dans les deux zones communes (61 , 62) étant de sens opposés.(Bo), and means for creating an RF magnetic field (B respectively in two half-spaces each having a common area (61, 62) with the permanent magnet, the lines of force (64, 65) of the RF magnetic field in the two common areas (61, 62) being in opposite directions.
2. Dispositif pour l'étude d'un matériau par le procédé de la RMN, caractérisé par le fait qu'il comporte : un aimant permanent (21) apte à produire un champ magnétique statique (B0) et ayant une forme sensiblement cylindrique présentant un plan de symétrie (60), et des moyens pour créer un champ magnétique RF (Bi) respectivement dans les deux demi-espaces limités sensiblement par ledit plan de symétrie (60) et ayant chacun une zone commune (61 , 62) avec l'aimant permanent, les lignes de force2. Device for studying a material by the NMR process, characterized in that it comprises: a permanent magnet (21) capable of producing a static magnetic field (B 0 ) and having a substantially cylindrical shape having a plane of symmetry (60), and means for creating an RF magnetic field (Bi) respectively in the two half-spaces limited substantially by said plane of symmetry (60) and each having a common area (61, 62) with the permanent magnet, the lines of force
(64, 65) du champ magnétique RF dans les deux zones communes (61 , 62) étant de sens opposés.(64, 65) of the RF magnetic field in the two common areas (61, 62) being in opposite directions.
3. Dispositif pour l'étude d'un matériau par le procédé de la RMN, caractérisé par le fait qu'il comporte : un aimant permanent (21) apte à produire un champ magnétique statique (B0) et ayant une forme sensiblement cylindrique présentant un plan de symétrie (60) et une aimantation uniforme de direction Nord-Sud (22) sensiblement perpendiculaire à l'axe du cylindre (23), et des moyens pour créer un champ magnétique RF (B respectivement dans deux demi-espaces limités sensiblement par ledit plan de symétrie (60) et ayant chacun une zone commune (61 , 62) avec l'aimant permanent, les lignes de force3. Device for studying a material by the NMR process, characterized in that it comprises: a permanent magnet (21) capable of producing a static magnetic field (B 0 ) and having a substantially cylindrical shape having a plane of symmetry (60) and a uniform magnetization of North-South direction (22) substantially perpendicular to the axis of the cylinder (23), and means for creating an RF magnetic field (B respectively in two limited half-spaces substantially by said plane of symmetry (60) and each having a common area (61, 62) with the permanent magnet, the lines of force
(64, 65) du champ magnétique induit dans les deux zones communes (61 , 62) étant de sens opposés et sensiblement perpendiculaires à la direction Nord-Sud (22).(64, 65) of the magnetic field induced in the two common areas (61, 62) being in opposite directions and substantially perpendicular to the North-South direction (22).
4. Dispositif pour l'étude d'un matériau par le procédé de la RMN, comportant: un aimant permanent (21) présentant une aimantation uniforme de direction Nord-Sud (22), et au moins une antenne (24), cette antenne comportant deux bornes de connexion (25, 26) aptes à être reliées d'une part à un générateur commandable de courant électrique radio-fréquence et d'autre part à un récepteur apte à analyser les signaux électriques délivrés par l'antenne à ces bornes de connexion, caractérisé par le fait que ladite antenne est constituée par au moins une boucle fermée (27) située dans un plan sensiblement parallèle à la direction Nord-Sud, ladite boucle fermée entourant ledit aimant permanent (21), les deux bornes de connexion (25, 26) étant constituées par deux points (28, 29) de ladite boucle fermée (27) situés sur une droite (30) coupant la boucle en deux parties sensiblement égales.4. Device for studying a material by the NMR process, comprising: a permanent magnet (21) having a uniform magnetization of North-South direction (22), and at least one antenna (24), this antenna comprising two connection terminals (25, 26) able to be connected on the one hand to a controllable generator of radio frequency electric current and on the other hand to a receiver capable of analyzing the electrical signals delivered by the antenna to these connection terminals, characterized in that said antenna is constituted by at least one closed loop (27 ) located in a plane substantially parallel to the North-South direction, said closed loop surrounding said permanent magnet (21), the two connection terminals (25, 26) being constituted by two points (28, 29) of said closed loop ( 27) located on a straight line (30) cutting the loop into two substantially equal parts.
5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé par le fait que ledit aimant permanent (21) est de forme substantiellement cylindrique de révolution.5. Device according to claim 4, characterized in that said permanent magnet (21) is of substantially cylindrical shape of revolution.
6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé par le fait que la droite (30) sur laquelle sont situés les deux points (28, 29) de ladite boucle fermée (27) coupe l'axe de révolution (23) de l'aimant permanent (21).6. Device according to claim 5, characterized in that the straight line (30) on which the two points (28, 29) of said closed loop (27) are located intersects the axis of revolution (23) of the magnet permanent (21).
7. Dispositif selon l'une des revendications 4 à 6, caractérisé par le fait qu'au moins l'une (31) des deux branches (31, 32) de la boucle fermée (27) définies entre les deux bornes de connexion (25, 26) comporte une impédance électrique variable (33).7. Device according to one of claims 4 to 6, characterized in that at least one (31) of the two branches (31, 32) of the closed loop (27) defined between the two connection terminals ( 25, 26) has a variable electrical impedance (33).
8. Dispositif pour l'étude d'un matériau par le procédé de la RMN, comportant: un aimant permanent (21) présentant une aimantation uniforme de direction Nord-Sud (22), et au moins une bobine magnétique (24), cette bobine comportant deux bornes de connexion (25, 26) aptes à être reliées d'une part à un générateur commandable de courant électrique radio-fréquence et d'autre part à un récepteur apte à analyser les signaux électriques délivrés par la bobine à ces bornes de connexion, caractérisé par le fait que ladite bobine magnétique (24) est constituée d'une pluralité de boucles fermées (27) sensiblement situées dans des plans parallèles à la direction Nord-Sud et sensiblement parallèles entre eux, lesdites boucles fermées entourant ledit aimant permanent (21 ), les deux bornes de connexion (25, 26) de la bobine (24) étant constituées par les premier et second points (28, 29) de chaque boucle fermée (27) situés sur une droite (30) qui coupe la boucle en deux parties sensiblement égales, et par des moyens (40) pour relier électriquement d'une part l'ensemble des premiers points (28) situés d'un côté des boucles et d'autre part l'ensemble des seconds points (29) situés de l'autre côté.8. Device for studying a material by the NMR process, comprising: a permanent magnet (21) having a uniform magnetization of North-South direction (22), and at least one magnetic coil (24), this coil comprising two connection terminals (25, 26) able to be connected on the one hand to a controllable generator of radio frequency electric current and on the other hand to a receiver capable of analyzing the electrical signals delivered by the coil at these terminals connection, characterized in that said magnetic coil (24) consists of a plurality of closed loops (27) substantially situated in planes parallel to the North-South direction and substantially parallel to each other, said closed loops surrounding said permanent magnet (21), the two connection terminals (25, 26) of the coil (24) being constituted by the first and second points (28, 29 ) of each closed loop (27) located on a straight line (30) which cuts the loop into two substantially equal parts, and by means (40) for electrically connecting on the one hand all of the first points (28) located d 'one side of the loops and on the other hand all of the second points (29) located on the other side.
9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé par le fait que ledit aimant permanent (21 ) est de forme cylindrique de révolution, et que l'ensemble des premiers points (28) situés d'un côté des boucles et l'ensemble des seconds points9. Device according to claim 8, characterized in that said permanent magnet (21) is of cylindrical shape of revolution, and that all of the first points (28) located on one side of the loops and all of the second points
(29) situés de l'autre côté sont situés dans un plan passant par l'axe de révolution(29) located on the other side are located in a plane passing through the axis of revolution
(23) de l'aimant permanent.(23) of the permanent magnet.
10. Dispositif selon l'une des revendications 8 et 9, caractérisé par le fait qu'au moins l'une (31) des deux branches (31 , 32) d'au moins une boucle fermée (27) de ladite pluralité de boucles fermées définies entre les deux bornes de connexion (25, 26) comporte une impédance électrique variable (33).10. Device according to one of claims 8 and 9, characterized in that at least one (31) of the two branches (31, 32) of at least one closed loop (27) of said plurality of loops closed defined between the two connection terminals (25, 26) has a variable electrical impedance (33).
11. Dispositif pour l'étude d'un matériau par le procédé de la RMN, comportant: un aimant permanent (21) de forme sensiblement cylindrique présentant une aimantation uniforme de direction Nord-Sud (22), et au moins une antenne (24), cette antenne comportant deux bornes de connexion (25, 26) aptes à être reliées d'une part à un générateur commandable de courant électrique radio-fréquence et d'autre part à un récepteur apte à analyser les signaux électriques délivrés par l'antenne à ces bornes de connexion, caractérisé par le fait que ladite antenne (24) comporte :11. Device for studying a material by the NMR method, comprising: a permanent magnet (21) of substantially cylindrical shape having a uniform magnetization of North-South direction (22), and at least one antenna (24 ), this antenna comprising two connection terminals (25, 26) capable of being connected on the one hand to a controllable generator of radio-frequency electric current and on the other hand to a receiver capable of analyzing the electrical signals delivered by the antenna at these connection terminals, characterized in that said antenna (24) comprises:
• deux groupes (71 , 72) d'une pluralité de demi-boucles (73, 74) toutes sensiblement identiques, les demi-boucles de chaque groupe étant situées dans des plans sensiblement parallèles entre eux, les deux extrémités (75, 76) des demi- boucles d'un même groupe étant respectivement situées sur deux droites (77, 78 - 79, 80) sensiblement perpendiculaires aux dits plans, les deux groupes de demi- boucles (71 , 72) étant montés en coopération avec ledit aimant (21) de façon qu'ils soient situés de part et d'autre dudit aimant en l'entourant au moins partiellement et que les deux droites (77, 78 - 79, 80) de chaque groupe soient situées de part et d'autre dudit aimant en étant sensiblement parallèles à l'axe dudit aimant, et • two groups (71, 72) of a plurality of half-loops (73, 74) all substantially identical, the half-loops of each group being located in planes substantially parallel to each other, the two ends (75, 76) half-loops of the same group being respectively located on two straight lines (77, 78 - 79, 80) substantially perpendicular to said planes, the two groups of half-loops (71, 72) being mounted in cooperation with said magnet ( 21) so that they are located on either side of said magnet by surrounding it at least partially and that the two straight lines (77, 78 - 79, 80) of each group are located on either side of said magnet being substantially parallel to the 'axis of said magnet, and
• des conducteurs électriques (81 , 82) pour relier en série les demi-boucles de chaque groupe de façon que, pour chaque groupe, une extrémité d'une demi-boucle située sur l'une des deux droites soit reliée électriquement à l'extrémité d'une autre demi-boucle située sur l'autre droite, et que les deux extrémités libres des demi- boucles de chaque groupe reliées en série constituent deux à deux les deux dites bornes de connexion (25, 26), ces quatre extrémités libres étant aptes à être reliées au générateur commandable de courant électrique radio-fréquence de façon que, par rapport à l'axe de l'aimant, le courant électrique circulant dans les demi-boucles de l'un des deux groupes soit de sens opposé à celui circulant dans les demi- boucles de l'autre groupe.• electrical conductors (81, 82) for connecting the half-loops of each group in series so that, for each group, one end of a half-loop located on one of the two straight lines is electrically connected to the end of another half-loop situated on the other right, and that the two free ends of the half-loops of each group connected in series constitute two by two the two said connection terminals (25, 26), these four ends free being able to be connected to the controllable generator of radio-frequency electric current so that, relative to the axis of the magnet, the electric current flowing in the half-loops of one of the two groups is in opposite direction to that circulating in the half-loops of the other group.
12. Dispositif selon la revendication 11 , caractérisé par le fait que les conducteurs électriques (81 , 82) pour relier en série les demi-boucles de chaque groupe de façon que, pour chaque groupe, une extrémité d'une demi-boucle située sur l'une des deux droites soit reliée électriquement à l'extrémité d'une autre demi- boucle située sur l'autre droite, sont constitués par des shunts sensiblement en forme de "U" définis dans des plans, les plans des dits "U" étant tous, pour un même groupe, sensiblement confondus et sensiblement parallèles à l'axe (23) dudit aimant permanent (21).12. Device according to claim 11, characterized in that the electrical conductors (81, 82) for connecting in series the half-loops of each group so that, for each group, one end of a half-loop located on one of the two lines is electrically connected to the end of another half-loop located on the other line, are constituted by shunts substantially in the shape of "U" defined in planes, the planes of said "U "being all, for the same group, substantially merged and substantially parallel to the axis (23) of said permanent magnet (21).
13. Dispositif selon la revendication 12, caractérisé par le fait que la base (83, 84) des dits "U" est située en dehors dudit espace (85) délimité entre les deux plans13. Device according to claim 12, characterized in that the base (83, 84) of said "U" is located outside said space (85) delimited between the two planes
(86, 87) perpendiculaires à l'axe (23) de l'aimant (21) et passant respectivement par les deux faces d'extrémités (88, 89) dudit aimant permanent (21).(86, 87) perpendicular to the axis (23) of the magnet (21) and passing respectively through the two end faces (88, 89) of said permanent magnet (21).
14. Dispositif selon l'une des revendications 11 à 13, caractérisé par le fait que les deux groupes comportent le même nombre de demi-boucles.14. Device according to one of claims 11 to 13, characterized in that the two groups have the same number of half-loops.
15. Dispositif selon la revendication 14, caractérisé par le fait que chaque demi-boucle d'un groupe est située dans le même plan que chaque demi-boucle de l'autre groupe. 15. Device according to claim 14, characterized in that each half-loop of a group is located in the same plane as each half-loop of the other group.
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