Spectroscopie 1HRMN

Dans le référentiel du laboratoire xyz, le champ B tourne à la vitesse de précession wo autour de l'axe vertical z. Dans ce référentiel, le vecteur magnétisation M peut se décomposer en un vecteur Mz sur l'axe z et en un vecteur Mxy dans le plan xy.

Lors de la rotation du vecteur M autour de l'axe z, Mz ne varie pas. Par contre, le vecteur Mxy va tourner et varier en direction et intensité. Mxy peut se décomposer en Mx sur l'axe des x et My sur y. Regardons ce qui se passe selon l'axe vertical z pour simplifier la représentation du mouvement.

En se positionnant verticalement et en regardant selon la direction de l'axe des z, on ne voit plus que le plan xy. La composante Mxy du vecteur magnétisation macroscopique M est perpendiculaire à B. Cette composante Mxy peut se décomposer en Mx et My.

Quand Mxy tourne, on peut voir facilement que les deux composantes Mx et My vont avoir des intensités et des directions différentes.

Attention, B est présent pendant l'impulsion puis supprimé ensuite. On suppose ici que Mxy reste constant après l'impulsion et que le phénomène de rotation autour de l'axe z va durer indéfiniment...

Si on observe attentivement les variations de la composante Mx on peut voir qu'elle a une variation rectiligne sinusoïdale. Pour mieux s'en rendre compte, observons le déplacement de Mx sur un graphe en fonction du temps.

Bien entendu, la même observation peut être faite à propos de la composante My. Sa variation est également une variation rectiligne sinusoïdale.

Nous venons d'étudier l'évolution de Mxy en considérant qu'il restait constant... En fait, comme nous l'avons vu, le champ "tournant" B n'est appliqué que pendant une fraction de seconde. En conséquence, le vecteur magnétisation va quitter son état le plus stable Mo pour s'incliner d'un angle \theta et atteindre la position M. Il peut être décomposé en Mz et dans le plan xy selon Mxy.

Au-delà, dès la disparition du champ "tournant" B, M évolue pour retourner à son état d'équilibre Mo. C'est le retour du vecteur M à son état magnétique le plus stable Mo que nous allons analyser... c'est le phénomène de relaxation...

Mais attention, il faut ne pas oublier que le vecteur M précessionne à la vitesse angulaire wo autour de l'axe vertical z. Donc, lors du retour du vecteur M à son état magnétique le plus stable Mo, cette précession aura pour conséquence de faire décrire au vecteur M un mouvement de toupie autour de l'axe vertical z. Dans cette représentation on considère que les deux phénomènes qui assistent la relaxation sont de durée voisine (voir plus loin) ce qui n'est pas toujours le cas.

Si on regarde le phénomène vu de haut selon l'axe vertical z, on peut examiner l'extrémité du vecteur Mxy. Lors du retour du vecteur M vers la verticale, cette extrémité du vecteur Mxy va décrire une trajectoire en colimaçon.

Ainsi, dans le plan xy, l'extrémité du vecteur Mxy décrit une trajectoire en colimaçon... Il n'est donc pas difficile d'imaginer que les composantes Mx et My de ce vecteur Mxy vont avoir une variation rectiligne sinusoïdale décroissante...

Cette variation rectiligne sinusoïdale décroissante apparaît nettement si l'on porte l'intensité de ce champ Mx en fonction du temps.

Bien entendu, ce que l'on observe pour Mx est également observé pour la composante My.

On observe donc une « décroissance libre de l'induction » Mxy à travers ses deux composantes Mx et My.

Dans le jargon des spécialistes de la RMN, c'est le F.I.D. ou "free induction decay" (décroissance libre de l'induction).

Cette terminologie anglaise, en abrégé "F.I.D.", est restée dans le jargon des spécialistes francophones de RMN pour désigner ce type de décroissance et le signal RMN dépendant du temps.

Pour enregistrer ce "F.I.D.", il suffit de placer un solénoïde sur l'axe des y pour l'induction Mx. Ce solénoïde va agir ici en récepteur. En ce qui concerne l'induction My, on utilisera le solénoïde précédemment mis en place pour créer le champ tournant B. Ce solénoïde-ci agira en émetteur-récepteur... L'acquisition des données se fera dans un convertisseur analogique digital, puis par traitement dans un ordinateur, et par transformation de Fourier, on obtiendra un signal qui représente le spectre RMN conventionnel sur une échelle de fréquence.