exercices RMN correction - Poly

POLY-PREPAS 2010-2011
Centre de Préparation aux Concours Paramédicaux
- Sections : LS-1 / LS-0 -
Olivier CAUDRELIER
[email protected]
1
exercice 1 :
1. VRAI - c’est la définition
des moments magnétiques élémentaires qui s’oriente selon 2. FAUX – c’est la résultante 3. FAUX - onde ultrasonore = onde mécanique nécessitant un support matériel (air, eau,
graisse, tissus…) ; onde radiofréquence = onde électromagnétique, ne nécessitant pas de
support matériel
est orientée selon , les protons précessent sans ordre, de
4. VRAI - lorsque résultante manière aléatoire composante longitudinale maximale, composante transversale nulle
, il y a apparition d’une composante
5. VRAI – lorsque les protons sont mis en phase par : lorsque tous les protons sont en phase, cette composante est maximale
transversale 6. VRAI - Loi statistique de Boltzmann :
7. FAUX – il y a égalisation des niveaux d’énergie
8. VRAI - un court permet de shunter 9. FAUX - La séquence « en écho de spin » donne accès à un temps de relaxation transversale
de très grande pureté
2
10. FAUX - Le signal recueilli au temps d’écho TE lors de la séquence « en écho de spin » décroît
au cours du temps à cause de la non parfaite resynchronisation des spins
11. VRAI – voir schéma de l’item 8
12. VRAI - le déphasage dû à l’environnement moléculaire est maximal pour les substances
ayant un long T2 hypersignal
13. VRAI - nucléons A = protons + neutrons. D’après le cours, effectivement le signal RMN est
possible pour les atomes à nombre impair de nucléons.
14. VRAI - Lors de la phase de relaxation, il y a disparition de la composante transversale
(correspondant à la désynchronisation des spins), et ce, de manière exponentielle :
15. FAUX - et !
sont des noyaux différents, donc ils n’ont pas le même rapport
n’est donc pas la
gyromagnétique leur fréquence de Larmor pour un même champ devra se faire à une fréquence différente pour qu’il
même, par conséquent, l’impulsion puisse y avoir résonance
Exercice 2 :
1. VRAI - A cause de l’orientation aléatoire des moment magnétiques élémentaires dans la
matière, leur résultante magnétique macroscopique pour tout l’échantillon de matière, est
∑ $
nulle : "
, les protons
2. FAUX - c’est la phase de polarisation : en présence d’un champ magnétique se mettent à précesser à la fréquence de Larmor % selon deux orientations particulières,
ces orientations particulières provoquant dès lors l’apparition d’une composante magnétique
& orientée selon macroscopique longitudinale: 3. VRAI- chaque noyau possède une aimantation élémentaire (ou moment magnétique) ;
est nulle à l’état naturel
en revanche, leur résultante est non nulle et s’orient selon 4. VRAI – cf item C, mais cette fois, la résultante qui s’aligne selon la même direction et le même sens que ;
5. FAUX - c’est la résultante les protons eux, précessent sur un cône et sur deux orientations différentes : + ½ et – ½
3
Exercice 3 :
1. VRAI - A l’équilibre, les protons de l’échantillon sont orientés parallèlement (spin 1)2) et
antiparallèlement (spin * 1)2) au champ 2. FAUX – c’est l’inverse : le spin * 1)2 est le spin antiparallèle et correspond à la position de
haute énergie (cf schéma ci-dessus) le niveau énergétique fondamental contient donc les
spins parallèles + 1)2
3. VRAI - Les spins parallèles + 1)2 sont également appelés spins up (tête en haut), les spins
antiparallèles * 1)2 sont les spin-down (tête en bas)
4. FAUX - À l’équilibre, les spins sont légèrement plus nombreux sur le niveau énergétique
fondamental (pour un champ 2,5 , il y a une différence de 2 pour 100 000)
/ voir schéma item 1
5. VRAI - Quel que soit leur niveau énergétique, les spins d’un même environnement
. moléculaire tournent tous avec la même fréquence de précession 0
Exercice 4 :
1. FAUX - Une impulsion de radiofréquence égalise les populations de spins : saturation
2. FAUX – Pour faire résonner les spins précessant à la fréquence de Larmor 0 , il faut que
l’impulsion de radiofréquence soit également à la fréquence de Larmor 0
3. VRAI - La condition de la résonance magnétique nucléaire correspond à l’égalité entre la
fréquence de l’impulsion de radiofréquence et la fréquence de Larmor qui caractérise la
précession des spins.
4. VRAI - cf item 1
5. FAUX – cf item 1
4
Exercice 5 :
A. VRAI - la différence entre le peuplement des deux niveaux est très faible mais s'accroît avec
la valeur du champ appliqué.
ex : pour un champ 2,5 , il y a une différence de 2 pour 100 000
B. VRAI - au niveau énergétique, il y a un léger excès de protons sur le niveau fondamental
(davantage de spins parallèles que anti-parallèles)
Cet excès correspond, au niveau énergétique, à davantage de spins sur le niveau de plus basse
énergie
de l’aimantation macrocospique est donc orientée selon )
( la résultante C. VRAI -
on a 5
67
89
~0
<
<>
<?
or, d’après les Développements Limités : au voisinage de 0, e< 1 + ! + ! + !! + @
67
e89 ~ 1 +
hυ
+@
kT
FG
E
)E ~ +
+@
HI
D. VRAI la différence entre les populations JK * K L est considéré comme proportionnel à à MN
(remarque : la différence peut être considérée comme proportionnelle, non le rapport :
qui est dépendant de MN par l’exponentielle, et donc ne pourrait être considéré comme
proportionnel)
K
)K
Or la fréquence N est la fréquence de Larmor, qui dépend de d’après la formule :
P
N O )2QR. la différence entre les populations J * L est donc également
proportionnelle à 5
E. VRAI - la faible différence de population entre les deux niveaux d'énergie entraîne des
difficultés pour la détection
F. VRAI - la sensibilité étant définie par la quantité minimale de noyaux décelables ; or, plus
est grand, plus la différence de populations entre spins parallèles et antiparallèles est
grande, donc meilleure est la sensibilité
S
S
G. FAUX - si augmente,
diminue, diminue, et ) diminue
(remarque : pour obtenir des champs élevés, il faut travailler avec des cryoaimants (ou
supraconducteurs), c-à-d à très basse température)
TéVWX Y
Exercice 6 :
1. VRAI - impulsion de l’ordre de la micro-seconde Z
2. FAUX - la durée de l’impulsion est inversement proportionnelle à la largeur du spectre
de fréquences (cf Analyse de fourier : la bande passante varie en sens inverse de la durée
3. VRAI - pour que le phénomène de résonance ait lieu, il faut que l’impulsion se fasse à la
fréquence de Larmor des protons ; or, cette fréquence dépend de l’intensité du champ
magnétique statique : [ O )R. ; donc la fréquence de l’impulsion est bien
proportionnelle à l’intensité du champ magnétique statique 4. FAUX - c’est la fréquence de l’impulsion qui dépend de l’intensité du champ magnétique
statique 6
5. FAUX - l’angle de bascule est proportionnel à l’intensité et la durée de l’impulsion :
\ . . ]^ (_` durée de l’impulsion)
6. FAUX - ce n’est pas la bobine qui tourne à la fréquence de résonance, c’est la fréquence du
courant alternatif qui induit le champ oscillant qui doit être à la fréquence de Larmor
7. FAUX - l’onde RF est une onde électromagnétique (a onde sonore, mécanique, nécessitant
un milieu matériel pour sa propagation)
TéVWX b
Exercice 7 :
1. VRAI : la Transformée de Fourier permet, pour les fonctions non périodiques, de leur
associer un spectre en fréquences
a eu lieu, tous les noyaux sont stimulés (impulsion brève,
2. VRAI : lorsque l’impulsion , chaque noyau va ensuite retourner dans son état fondamental
spectre large) ; à l’arrêt de en émettant des photons de fréquence précise ; grâce à la Transformée de Fourier, on peut
extraire et décomposer ces fréquences du signal global réémis par l'échantillon, et connaître
ainsi la composition moléculaire de l’échantillon la TF est donc essentielle pour la
spectroscopie RMN
a eu lieu, tous les noyaux sont stimulés (impulsion brève,
3. VRAI : lorsque l’impulsion spectre large) ; à l’arrêt de , chaque noyau va ensuite retourner dans son état fondamental
en émettant des photons de fréquence précise ; grâce à la Transformée de Fourier, on peut
extraire et décomposer ces fréquences du signal global réémis par l'échantillon, et connaître
ainsi la composition moléculaire de l’échantillon la TF est donc essentielle pour la
spectroscopie RMN
4. FAUX : la largeur à mi-hauteur d’une Lorentzienne est égale à 1)Q. c ; donc, plus c est
élevée, moins la largeur à mi-hauteur est grande (inversement proportionnelle)
5. FAUX :
6. FAUX :
7. FAUX : la TF de Fourier décrit le phénomène en termes de fréquences, et non de durée
8. FAUX : impulsion brève large gamme de fréquences excitée
déVWX e
7