– Séance n°3 – Physique

FACULTE
De
PHARMACIE
TUTORAT UE3 2010-2011 – Physique
Séance n°3 – Semaine du 11/ 10 /2010
RMN 1 – Pr. ZANCA
Séance préparée par Thibaut Fortané et Léo Sauvat (Montpellier)
QCM n°1 :
Champs électrique, magnétisant et magnétique.
a) Une charge électrique crée toujours un champ électrique et un champ magnétique orthogonaux.
b) Le champ magnétique terrestre peut orienter le spin des particules.
c) Un électron sur une spire de courant génère deux champs, magnétique et électrique, mais au bout
d’un tour seul le champ magnétique est visible macroscopiquement.
d)
Le champ magnétique correspond au champ magnétisant en tenant compte du milieu dans
lequel il se trouve grâce à la perméabilité magnétique µ.
e) Un champ magnétique oriente dans l’espace les moments magnétiques.
f) Aucune des propositions précédentes n’est exacte.
QCM n°2 :
Concernant le magnétisme moléculaire.
a) L’intensité d’aimantation est assimilable à un champ magnétisant créé par le matériau lorsqu’il est
soumis à un champ magnétisant externe.
b) L’intensité d’aimantation est indépendante du champ magnétisant dans lequel est plongé le
matériau.
c) La susceptibilité magnétique d’un matériau représente sa capacité à induire une intensité
d’aimantation lorsqu’il est plongé dans un champ magnétique.
d) Plus la susceptibilité du matériau est grande, plus l’intensité d’aimantation générée par le matériau
sera faible (pour un même champ magnétique).
e) La susceptibilité magnétique est constante quel que soit le milieu.
f) Aucune des propositions précédentes n’est exacte.
QCM n°3 :
Concernant le magnétisme dans la matière :
a)
La susceptibilité magnétique du matériau est le coefficient de proportionnalité entre le champ
magnétique
et le champ magnétisant .
La susceptibilité magnétique du matériau varie avec le champ magnétisant exercé sur celui-ci.
Si la susceptibilité magnétique est supérieure à 0, le matériau est dit paramagnétique du fait
des doublets d’électrons orbitaires.
d)
La perméabilité magnétique du matériau est inversement proportionnelle à celle du vide.
e)
Dans le cas d’un matériau diamagnétique, le vecteur d’intensité d’aimantation est orienté dans
le sens inverse de celui du champ magnétisant.
f)
Aucune des propositions précédentes n’est exacte.
b)
c)
2010-2011
Tutorat UE3 – physique – Séance n° 3
1/4
QCM n°4 :
L’expérience RMN.
a)
b)
c)
d)
e)
f)
Il est possible d’utiliser le spin de n’importe quel noyau lors de l’expérience RMN.
On choisit le noyau à observer en faisant varier la fréquence des ondes radio utilisées.
On peut utiliser le champ magnétique terrestre pour orienter les spins en imagerie médicale.
On utilise majoritairement pour l’imagerie médicale la résonnance paramagnétique électronique.
On utilise majoritairement pour l’imagerie médicale la résonnance diamagnétique électronique.
Aucune des propositions précédentes n’est exacte.
QCM n°5 :
A propos du rapport gyromagnétique.
a) Il est négatif pour l’électron.
b) Il relie le moment magnétique au moment cinétique.
c) Les vecteurs moments cinétique et magnétique sont de sens inverse pour l’électron et de même sens
pour le proton.
d) Il est une caractéristique intrinsèque d’une particule.
e) Il existe pour tous les types de particules.
f) Aucune des propositions précédentes n’est exacte.
QCM n°6 :
Concernant les spins suivants :
a) Le noyau
12
6
peut être utilisé pour la RMN.
b) Le noyau
13
6
a un spin entier.
C
C
16
c) Le noyau 8 O a un spin nul.
3
d) Le noyau 2 He a un spin entier.
14
e) Le noyau 6 C a un spin entier.
f) Toutes les propositions précédentes sont fausses.
QCM n°7 :
Magnétisme électronique et nucléaire.
a)
b)
c)
d)
e)
f)
Le terme spin définit à la fois le nombre quantique, le moment cinétique intrinsèque et le
moment magnétique intrinsèque d’une particule.
En l’absence de champ magnétique le nombre quantique s permet de quantifier à la fois le
module et la direction des moments cinétique et magnétique par la relation:
.
Le facteur de Landé permet de relier le rapport gyromagnétique d’une particule quelconque au
rapport gyromagnétique orbital électronique.
Le magnéton de Bohr correspond à l’unité de mesure du magnétisme nucléaire.
Le neutron ne peut pas être utilisé lors de l’expérience RMN car il n’est pas chargé et ne
génère pas par conséquent de moment magnétique.
Aucune des propositions précédentes n’est exacte.
QCM n°8 :
Calculer la fréquence de précession d’un électron autour d’un noyau dans un champ
magnétique de 3T.
gs=2,0023 et me=9,1.10-31 kg
a)
b)
c)
d)
e)
f)
42 MHz
84 GHz
84 MHz
42 GHz
14 GHz
Aucune des propositions précédentes n’est exacte.
2010-2011
Tutorat UE3 – physique – Séance n° 3
2/4
QCM n°9 (suite) :
Calculer la fréquence de précession du neutron dans un champ magnétique de 2 Tesla.
On sait que la masse de l’électron est 1836 fois plus petite que celle du neutron et on
donne les facteurs de Landé suivants :
Neutron : gn= -3,826
Electron : gs=2,0023
a)
b)
c)
d)
e)
f)
15 MHz
107 GHz
58 MHz
29 MHz
14 GHz
Aucune des propositions précédentes n’est exacte.
QCM n°10 :
Application d’un champ magnétique suffisamment intense sur le voxel.
a)
b)
c)
d)
e)
f)
L’interaction du moment magnétique d’une particule quelconque avec le champ magnétique
provoque la séparation des spins sur deux niveaux d’énergie : c’est l’effet Zeeman.
L’interaction du moment magnétique d’une particule quelconque avec le champ magnétique
provoque également un mouvement de précession de autour de à la fréquence de 42 MHz si
B=1T
Il est alors possible de définir un nouveau nombre quantique m qui quantifie la direction des
spins.
Un noyau de spin s=3/2 verra ses spins se séparer sur quatre niveaux d’énergies différent.
A l’équilibre les spins finissent par s’aligner sur le champ magnétique .
Aucune des propositions précédentes n’est exacte.
QCM n°11 :
Concernant l’expérience de RMN, pour un même échantillon contenant des noyaux de spin non
nul :
a) Pour obtenir l’effet Zeeman nucléaire plus la température de cet échantillon sera importante
à l’état initial plus le champ à appliquer sera faible.
b) Lors de la formation du bicône les spins anti parallèles ont l’énergie magnétique la plus
importante.
c) Plus la température de l’échantillon sera importante plus la différence du nombre de spins
parallèles et antiparallèles le sera aussi.
d) On parle pour T1 de temps de relaxation spin-réseau car il y a échange d’énergie entre
l’environnement et les spins permettant notamment d’obtenir l’effet Zeeman.
e) Lors de l’application du champ magnétique, l’aimantation transverse globale du voxel va augmenter
tandis que celle longitudinale va rester nulle.
f) Toutes les propositions précédentes sont fausses.
QCM n°12 :
On place dans un champ suffisamment fort pour engendrer une précession un atome de
gp
 4 , que la fréquence de précession
carbone 13 et un atome d’hydrogène. Sachant que
gc
du carbone 13 est de 4,80.107 Hz et que  p  26,8.10 7 rad.s-1.T-1, quelle est la valeur de ce
champ magnétique ? (en Teslas)
a)
b)
c)
d)
e)
1
3
4,5
6
7,5
2010-2011
Tutorat UE3 – physique – Séance n° 3
3/4
f) Toutes les propositions précédentes sont fausses.
QCM n°13 :
On applique un intense champ magnétique B0 (orienté selon (Oy)) dans un voxel contenant
des atomes
a)
b)
c)
d)
e)
f)
15
7
N
:
Le spin du noyau vaut 1.
Le nombre quantique magnétique peut donc prendre trois valeurs possibles.

L’angle (  , (Oz)) maximum vaut 54,7°.
Les spins vont donc se répartir en trois niveaux énergétiques.
L’énergie d’interaction magnétique dépend uniquement du moment magnétique et du champ
magnétisant.
Toutes les propositions précédentes sont fausses.
QCM n°14 :
Concernant l’expérience de RMN :
a) En absence de champ, un voxel est considéré comme le plus petit volume pour lequel la moyenne
des moments magnétiques est nulle.
b) Le champ magnétique contrairement au champ électrique dépend du milieu dans lequel il est
appliqué.
c) Si on applique un champ magnétique suffisamment intense pendant assez longtemps (au moins
5T1), les moments magnétiques seront alignés avec le champ magnétique.
d) L’intensité d’aimantation dépend uniquement de la valeur du champ magnétisant.
e) Lorsqu’ils sont soumis à un même champ magnétique, le magnétisme de l’électron est moins
important que celui du noyau du carbone 13.
f) Toutes les propositions précédentes sont fausses.
QCM n°15 :
  
Concernant l’interaction vectorielle :     Bo .
Cette interaction est responsable de la séparation des spins en quatre niveaux d’énergie pour
le sodium (s=3/2).



b)
La norme de  diminue lorsque l’angle entre  et Bo augmente (entre 0° et 90°).
a)



La norme de  augmente lorsque l’angle entre  et Bo augmente (entre 0° et 90°).
Dès lors que l’on applique un intense champ magnétique externe les spins se mettent à
précesser à la fréquence de résonnance des spins dans le champ magnétique.
e)
Les trois vecteurs , et
sont orthogonaux deux à deux.
f)
Aucune des propositions précédentes n’est exacte.
c)
d)
2010-2011
Tutorat UE3 – physique – Séance n° 3
4/4