1 / 18

RMN Bases physiques

RMN Bases physiques. Dr. Oleg Blagosklonov Service de Médecine Nucléaire UFC – CHU de Besançon. « Vrai » cours. www.e-mri.org. Niveaux d’énergie. Exemple de niveaux d'énergies vibration rotation spin électronique spin nucléaire (RMN)

mave
Download Presentation

RMN Bases physiques

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. RMNBases physiques Dr. Oleg Blagosklonov Service de Médecine Nucléaire UFC – CHU de Besançon

  2. « Vrai » cours www.e-mri.org

  3. Niveaux d’énergie • Exemple de niveaux d'énergies • vibration • rotation • spin électronique • spin nucléaire (RMN) • A une température donnée les populations des niveaux peuvent être calculées selon la loi de Boltzmann

  4. Niveaux d’énergie … et Physique quantique • Un noyau, un atome ou une molécule ne peut exister que dans certains états d’énergie quantifiés. • Le noyau est caractérisé par une série de configuration des protons et neutrons sur leurs couches, ce qui donne une série de niveaux d'énergie qui est la signature du noyau (notion de spin nucléaire).

  5. Neutrons Protons Couches Energie Energie Couches Dans le noyau, les protons et les neutrons se regroupent par niveaux d’énergie (couches).

  6. RayonnementNature ondulatoire • Une onde électromagnétique (émise, absorbée etc.) caractérise le passage d’un niveau d’énergie à un autre (spectrométrie). • Un rayonnement EM est caractérisé par sa fréquence ou sa longueur d'onde.

  7. Types de rayonnement EM

  8. FréquenceRésonance • Fréquences de résonance de différents noyaux pour un champ magnétique d’intensité 9,4 Tesla

  9. Champ magnétique • Aimants très puissants • 1 Tesla (T) = 10 000 Gauss • Champ magnétique terrestre (CMT) = 0,5 Gauss • 10 T = 10 x 10 000 / 0,5 = 200 000 CMT(aucune relation avec la gravité)

  10. Spin nucléaire - 1 • Seuls les noyaux de nombre de spin (I) ≠ 0 peuvent émettre ou absorber des ondes électromagnétiques • (Rappel : le spin de chaque nucléon = ±½) • Nombre de masse (A) & nombre de charge (Z) pairs  I = 0 (12C, 16O) • Nombre de masse pair & nombre de charge impair  I = entier (14N, 2H, 10B) • Nombre de masse impair  I = demi entier (1H, 13C, 15N, 31P) • Les états de spin du noyau sont quantifiés m (nombre quantique magnétique) • m = I, (I - 1), (I - 2), … , -I

  11. Spin nucléaire - 2 • Rour 1H, 13C, 15N, 31P avec I = 1/2  m = ½ ou – ½ seulement 2 états (correspondant à deux niveaux d'énergies) sont possibles • Ces noyaux possèdent un moment magnétique (μ) tel que : • h est la constante de Planck • γ est le rapport gyromagnétique (caractéristique de chaque isotope) • La quantité vectorielle donne la direction et la force de l'aimant (spin) nucléaire

  12. Noyaux utilisés en RMN

  13. Pourquoi hydrogène ? • Rapport gyromagnétique élevé (42,6 MHz/T contre 10,7 pour 13C)  sensibilité élevée • Abondance naturelle de l’isotope (proche 100 % pour 1H et environ 1 % pour 13C) • Abondance dans l’organisme (H20 à 70 %)

  14. Fréquence de Larmor (de résonance) • Un peu de math • Pour le proton 1H dans des aimants standards (2.35 - 18.6 T), cette fréquence va de 100 à 800 MHz (pour le 13C = 1/4 de ces valeurs).

  15. Pulsation • Pour certains aspects de RMN (émission de RF)

  16. Spectromètre RMN • Radio FM en (beaucoup) plus cher • Aimant- Supraconducteur ou Electroaimant. • Générateur de fréquence : pour créer le champ RF d'excitation • Détecteur • Enregistreur (ordinateur)

  17. Pourquoi étudier la RMN ? • Etudes Structurales (détermination) • Chimie des produits naturels • Chimie de synthèse (outil analytique de choix des organiciens) • Etudes de la dynamique des systèmes • Cinétiques de réaction • Etude des équilibres (chimiques ou structuraux) • Structure tridimensionnel (3D) des macromolécules • Protéines • ADN/ARN • Polysaccharides • Recherche pharmaceutique • Relation Structure Activité • Médecine - Imagerie par Résonance Magnétique (IRM)sans«  nucléaire » • Etc.

  18. Historique • Les noyaux des atomes absorbent et réémettent l’énergie en présence des RF (1946). • Felix BLOCH et Edward PURCELL(Prix Nobel de Physique en 1952) Equation de BLOCH

More Related