Dispositif pour mesurer l'intensité d'un champ magnétique faible notamment du champ magnétique terrestre Le brevet principal a pour objet un procédé pour mesurer l'intensité d'un champ magnétique faible, notamment du champ magnétique terrestre, au moyen d'une solution, dans un solvant contenant une collection de noyaux atomiques à rapport gyromagnétique déter miné et non nul, d'une substance ayant des ions parama- gnétiques à électron non poiré, présentant une résonance électronique non nulle en l'absence de champ magnéti que et saturable par un champ magnétique alternatif de haute fréquence, procédé consistant à produire simulta nément, dans ladite solution, placée dans le champ à mesurer,
un champ magnétique alternatif, à la fréquence de résonance électronique des ions paramagnétiques présents dans la solution et un champ magnétique auxi liaire faisant un certain angle avec le- champ magnétique à mesurer, l'intensité de ces deux champs étant du même ordre de grandeur, puis à annuler rapidement le champ magnétique auxiliaire de manière à provoquer dans le champ magnétique à mesurer la précession libre desdits noyaux atomiques, à une fréquence proportionnelle au produit dudit rapport gyromagnétique par l'intensité dudit champ magnétique à mesurer, et à mesurer la fré quence de cette précession,
procédé caractérisé par le fait que la durée d'application dudit champ magnétique auxiliaire est de l'ordre de grandeur de la période de ladite précession.
Le brevet principal a aussi pour objet un- dispositif pour la mise en oeuvre dudit procédé, comprenant un récipient renfermant ladite solution, des moyens pour engendrer à l'intérieur dudit récipient un champ alterna tif à la fréquence de résonance électronique .des ions paramagnétiques & la solution .dans le champ à mesu rer, une bobine .disposée autour dudit récipient avec son axe sensiblement perpendiculaire au champ magnétique à mesurer, une source de courant continu apte, lors qu'elle est connectée à ladite bobine, à l'alimenter en un courant unidirectionnel tel qu'elle produise dans ledit milieu liquide un champ magnétique auxiliaire faisant un certain angle avec le champ magnétique à mesurer,
l'in tensité de ces deux champs étant du même ordre de grandeur, des moyens connectables à ladite bobine- et capables: de dissiper l'énergie emmagasinée dans son champ magnétique, des moyens connectables à ladite bobine et capables de .déterminer la fréquence de la force électromotrice alternative. induite dans ladite bobine par la précession libre desdits, noyaux atomiques dans le champ magnétique à mesurer; fréquence qui est proportionnelle au produit dudit rapport gyromagnéti que par l'intensité de ce champ magnétique, et des moyens ,de .commutation pour connecter successivement ladite bobine;
d'abord à ladite source de courant, puis rapidement auxdits moyens aptes à dissiper l'énergie et enfin auxdits moyens aptes à déterminer la fréquence, le -dispositif :étant caractérisé par le fait qu'il est agencé pour commander la connexion, par lesdits moyens de commutation de ladite bobine à ladite source de courant, pendant une durée qui est de l'ordre de grandeur de la période de ladite précession.
L'invention a: pour objet un dispositif pour mesurer l'intensité d'un champ magnétique faible, dispositif per mettant la mise en oeuvre :du procédé selon la revendi cation I :du brevet principal, ce dispositif étant tel que celui défini ci-dessus, mais:. étant en outre caractérisé par le fait :
qu'il comprend, pour réaliser la @ commutation et l'alimentation en courant unidirectionnel de ladite bobine, deux monovibrateurs, dont le premier coin- mande, lorsqu'il est attaqué au début de chaque cycle de mesure, le basculement d'un relais principal de sa posi tion repos, dans laquelle il connecte ladite bobine à un condensateur ajustable, qui est ébranché en série pour former un premier circuit oscillant à la fréquence de Larmor des noyaux atomiques en précession autour du champ magnétique à mesurer,
et à un ensemble amplifi cateur, qui alimente ledit périodemèetre, vers sa position de travail, dans laquelle il connecte ladite bobine à une résistance d'amortissement dont la valeur assure l'amor tissement critique- des oscillations engendrables dans un second circuit oscillant, constitué par l'inductance de ladite bobine et les capacités parasites de la bobine et du câble de liaison, et dont le second, qui est attaqué posté- rieurement au premier à chaque cycle de mesure, com mande, lorsqu'il est attaqué, la connexion de ladite bobine à une source de courant unidirectionnel,
les durées pendant lesquelles chacun des deux monovibra- teurs demeure dans son état instable ou excité étant réglées de manière que le second monovibrateur retourne à son état initial stable ou de repos, de préfé rence au bout d'une durée de l'ordre de la période de Larmor ou d'une fraction de cette période, avant que le premier monovibrateur retourne à son état initial stable ou de repos.
De préférence, on peut prévoir un relais auxiliaire mis au travail par l'attaque du premier monovibrateur et qui revient à sa position de repos avec un léger retard sur le retour du relais pricipal à la position de repos, ce relais auxiliaire ouvrant, lorsqu'il se trouve à l'état tra vail, un circuit oscillant ou accordé, de bande passante centrée sur la fréquence de Larmor, prévu dans l'ensem ble amplificateur, ce qui réduit le gain de celui-ci au voi sinage de cette fréquence.
Quant à l'attaque des deux monovibrateurs, elle peut être réalisée par exemple: - soit par un multivibrateur astable à cycle dissymé trique qui déclenche le premier monovibrateur à chaque basculement de son premier état astable à son second état astable et le deuxième monovibrateur à chaque basculement de son second état astable à son premier état astable, - soit à partir des moyens de remise en phase des moments magnétiques nucléaires prévus dans la pre mière addition au brevet pricipal, c'est-à-dire à partir des moyens produisant ladite impulsion retardée.
Certaines formes d'exécution du dispositif peuvent en outre comprendre d'autres dispositions utilisées de préférence en même temps notamment: - une deuxième forme d'exécution dans laquelle, pour mesurer la durée de la période de Larmor de la précession nucléaire, on utilise une unité de mise en forme connectée à la sortie de l'ensemble amplificateur pour déduire, des oscillations à la fréquence de Larmor engendrées dans ledit premier circuit oscillant par la tension prélevée par ladite bobine et amplifiées dans ledit ensemble amplificateur, des signaux rectangulaires ou créneaux de même période,
un diviseur apte à diviser la fréquence desdits signaux rectangulaires par un nom bre entier déterminé, de préférence ajustable de manière à avoir plusieurs gammes de précision (la précision et la durée du cycle de mesure croissant avec la valeur dudit nombre entier), un ensemble-porte disposé entre l'unité de mise en forme et le diviseur, de manière à ne permet tre l'alimentation du diviseur par l'unité de mise en forme que lorsque l'ensemble-porte est alimenté, un pre mier bistable apte à alimenter ledit ensemble-porte après qu'il a reçu, sur sa première entrée, un signal de déclen chement retardé par rapport à l'instant de connexion de ladite bobine à l'ensemble amplificateur,
un second bistable dont les deux entrées sont attaquées par la sor tie du diviseur et dont la sortie, alimentée lors du bascu- lement de ce bistable provoqué par la deuxième impul sion de sortie du diviseur produite après le commence ment d'un cycle, attaque la deuxième entrée du premier bistable de manière à arrêter l'alimentation dudit ensem ble-porte, un oscillateur à haute fréquence très stable et bien déterminée, par exemple à 1 MHz, une échelle de comtage apte à compter les oscillations dudit oscillateur à haute fréquence pendant la durée de l'échelon de ten sion émis par le second bistable sur ladite sortie et des moyens de remise à zéro remettant à zéro,
à la fin de chaque cycle de mesure, le diviseur, et éventuellement les bistables; - Une troisième forme d'exécution d'un dispositif d'impression, sous forme numérique, des résultats des mesures, comprend, en combinaison avec ladite échelle de comptage, un monovibrateur d'affichage qui provo que l'affichage du nombre d'oscillations à haute fré quence comptées dans l'échelle à la fin dudit nombre de périodes de Larmor, un monovibrateur d'impression qui est attaqué à la fin de l'affichage commandé par ledit monovibrateur d'affichage et qui actionne, de préférence à travers un amplificateur, une imprimeuse numérique,
un monovibrateur d'effacement qui produit l'effacement de l'affichage un certain laps de temps (par exemple de l'ordre de la seconde) après la fin de l'affichage, c'est-à- dire après réalisation de l'impression, et des moyens pour remettre à zéro l'imprimeuse en cas de mauvais fonctionnement de celle-ci;
- Une quatrième forme d'exécution d'un dispositif d'enregistrement analogique des résultats des mesures comporte, en combinaison avec ladite échelle de comp tage, des décades de stockage, constituées .de préférence par des bistables à diode-tunnel et transistor, aptes à fournir un courant analogique proportionnel au nombre stocké, un monovibrateur de lecture qui est actionné à la fin dudit nombre de périodes de Larmor et qui com mande le transfert auxdites décades de stockage du con tenu de décades correspondantes de l'échelle de comp tage, ce monovibrateur commandant en outre, en cas de non-impression des résultats des mesures, par des moyens appropriés, la remise à zéro de l'échelle de comptage, et un enregistreur galvanométrique alimenté, de préférence à travers un amplificateur,
par le courant analogique délivré par lesdites décades de stockage.
Un dispositif selon l'invention est particulièrement utile pour la mesure du champ magnétique terrestre et ses variations, par exemple dans un but de prospection.
Le dessin annexé illustre une forme particulière d'exécution de l'invention.
Les fig. 1 et 2 représentent, sous la forme de blocs fonctionnels, cette forme d'exécution, la fig. 1 cor respondant à la partie du magnétomètre jusqu'à l'échelle de comptage C, tandis que la fig. 2 représente les dispo sitifs d'affichage, d'impression et d'enregistrement, com mandés à partir de ladite échelle.
La fig. 3 illustre en détail la partie A de la fig. 1 en tourée de traits interrompus, c'est-à-dire le dispositif de commutation proprement dit avec la tête de mesure B contenant l'échantillon de matière qui renferme des noyaux atomiques à moment magnétique et moment cinétique non nuls et la substance paramagnétique à structure hyperfine.
Les fig. 4 et 5 représentent des formes de signaux mis en oeuvre dans le magnétomètre des fig. 1 et 2, la fig. 4 illustrant la forme des signaux utilisés dans la por tion du magnétomètre illustrée sur la fig. 1, tandis que la fig. 5 donne la forme des signaux utilisés dans la portion du magnétomètre illustrée sur la fig. 2.
La fig. 6 représente le montage d'un .des quatre bistables à diode-tunnel et transistor constituant chaque décade de stockage du :dispositif d'enregistrement que peut comporter le magnétomètre.
La fig. 7, enfin, illustre la caractéristique de la di ode-tunnel du bistable de la fig. 6.
En se référant, d'une part, à la fig. 1, sur laquelle on a représenté; jusqu'à l'échelle de comtage C (c'est-à-dire jusqu'à l'unité permettant d'afficher les résultats des mesures), un magnétomètre à induction nucléaire doté de ladite forme d'exécution du dispositif (les différentes unités étant représentées sous la forme de blocs fonc tionnels), et, d'autre part, à la fig. 3, sur laquelle on a illustré en détail la partie A de la fig. 1 entourée de traits interrompus, on va exposer tout d'abord la disposition principale de ce dispositif.
On réalise la commutation et l'alimentation en cou rant unidirectionnel de la bobine 1 de création du champ auxiliaire et de prélèvement du signal nucléaire dans la tête de mesure B, bobine qui entoure un récipient 2 ren fermant l'échantillon de matière, constitué par des noyaux atomiques à moment magnétique et moment cinétique non nuls et par une substance paramagnétique à structure hyperfine (capable de mette en oeuvre l'effet Overhauser-Abragam), dont on sature une raie de réso nance électronique par un ensemble D, ledit récipient renfermant par exemple une solution aqueuse de nitro- sodisulfonate de potassium - au moyen de deux mono- vibrateurs (multivibrateurs monostables)
3 et 4, dont le premier (monovibrateur 3) commande, lorsqu'il est atta qué au début de chaque cycle de mesure, le basculement d'un relais principal 5 de sa position de repos, dans laquelle sa palette mobile 6 repose sur le contact fixe repos 7 pour connecter la bobine 1 à un condensateur ajustable 8, qui est branché en série pour former un pre mier circuit oscillant ou résonnant 9 à la fréquence de Larmor, et à un ensemble amplificateur E, qui alimente 1-, périodemètre ou fréquencemètre F, vers sa position travail, dans laquelle la palette mobile 6 vient s'appli quer contre le contact fixe travail 10 pour connecter la bobine 1 à une résistance d'amortissement ajustable 11, dont la valeur réglable assure l'amortissement critique des oscillations à la fréquence de Larmor (environ 2000 hertz, ou cycles par seconde,
dans le cas d'un échantillon contenant des protons comme noyaux atomiques et lors que le magnétomètre est placé dans le champ magné tique terrestre) dans un second circuit oscillant ou réson nant 12, constitué par l'inductance de la bobine 1 et les capacités parasites de cette bobine et du câble de liaison 13, et dont le second (monovibrateur 4), qui est attaqué postérieurement au premier (monovibrateur 3) à chaque cycle de mesure, commande, lorsqu'il est attaqué, la connexion de la bobine 1 à une source de courant unidi rectionnel 14, la durée de séjour de chacun des deux monovibrateurs 3, 4 dans son état instable ou excité étant réglée de manière que le second monovibrateur 4 retourne à son état initial stable ou de repos,
de préfé rence au bout d'une durée de l'ordre de la période de Larmor ou d'une fraction de cette période (par exemple au bout de 0,125 milliseconde dans le cas de la préces sion de protons dans le champ magnétique terrestre c'est-à-dire lorsque la période de Larmor est sensible ment égale à 0,5 milliseconde), avant que le premier monovibrateur 3 retourne à son état initial stable ou de repos.
De préférence, on a recours, à un relais auxiliaire 15 mis au travail par l'attaque du premier monovibrateur 3 et qui revient à sa position de repos avec un léger retard (de l'ordre de quelques périodes de Larmor), introduit par une cellule à retard 16, sur le retour du relais princi pal 5 à la position de repos, ce relais auxiliaire 15 ou vrant, par sa palette mobile 17, lorsqu'il se trouve à l'état travail, un circuit oscillant ou accordé 18, à condensa teur 19 et bobine 20 (dont l'inductance peut être modi fiée par une unité de commande 21), de bande passante centrée sur la fréquence de Larmor (2000 Hz dans le cas particulier envisagé), prévu dans l'ensemble amplifica teur E, ce qui réduit le gain de celui-ci au voisinage de cette fréquence.
Quant à l'attaque des deux monovibrateurs 3, 4, elle peut être réalisée par exemple: - soit, comme illustré (sur les fig. 1 et 3), par un multivibrateur astable 22 à cycle dissymétrique qui déclenche le premier monovibrateur 3 à chaque bascule- ment de son premier état astable à son second état astable et le second monovibrateur 4 à chaque bascule- ment de son second état astable à son premier état astable, - soit à partir de moyens de remise en phase des moments magnétiques nucléaires contenus dans le réci pient 2.
Dans la forme de réalisation (fig. 1 et 3), la partie du magnétomètre dont on vient d'indiquer la structure peut être réalisée comme suit, lorsque la commande des deux monovibrateurs 3 et 4 est réalisée au moyen d'un multi- vibrateur 22 qui détermine la fréquence de répétition des cycles de mesure, présente un cycle dissymétrique, comme représenté par la forme d'onde a, fig.4. Il déclenche sur son front de montée 23 (lors de son pas sage de son premier état astable à son second état égale ment astable) le premier monovibrateur 3, tandis qu'il déclenche sur son front de descente 24 (lors de son pas sage de son second état à son premier état) ale second monovibrateur 4.
Le multivibrateur astable 22 (fig. 3) est réalisé au moyen de deux transistors 25 du type PNP, la durée de séjour 26 dans son premier état astable étant réglé, au moyen d'un premier potentiomètre 27, entre 10 et 50 millisecondes, tandis que la durée 28 de séjour dans son second état astable peut être réglée, au moyen d'un second potentiomètre 29, entre 150 et 7000 millisecon- des. Le multivibrateur 22 est alimenté à partir d'une source de tension stabilisée 14 (de -10 volts par exem ple) lorsque l'interrupteur de commande 30 est fermé,
et il débite alors sur une première sortie 31 pour alimenter le premier monovibrateur 3 avec les échelons positifs de durée 26 traversant une diode semi-conductrice 32 et sur une seconde sortie 33 pour alimenter le second monovibrateur 4 par les échelons négatifs de durée 28.
Les trois cavaliers 34, 35 et 36 réalisent les conne xions, du type indiqué, du multivibrateur astable 22 respectivement avec la source d'alimentation 14, le monovibrateur 3 et le monovibrateur 4. Lorsque l'on enlève ces cavaliers, on met hors circuit le multivibra- teur 22 et on a accès directement aux entrées 37 et 38 des premier et second monovibrateurs 3, 4.
On rappelle que le dispositif de remise en phase des spins est constitué essentiellement par un monovibrateur fournissant un créneau ou échelon de tension de durée ajustable avec précision.
Cette durée devra être réglée pour être au moins égale au temps de basculement de la palette mobile 6 du contact 7 au contact 10. Cette durée sera réglée pour que l'impulsion de courant unidirectionnel soit envoyée à un instant bien déterminé de la période de Larmor. A cet effet, le monovibrateur de remise en phase est atta qué par le signal ou créneau 115 (fig. 5), dont le rôle dans le comptage sera expliqué ci-après avec référence aux fig. 2 et 5.
Ce créneau 115 étant négatif, le monovi- brateur de remise en phase est déclenché par la montée de tension qui termine le créneau pour débiter un signal négatif dont la polarité est inversée dans un inverseur, ledit inverseur délivrant donc un échelon de tension positif qui correspond à la portion 26 du signal a de la fig. 4.
La sortie du dispositif de remise en phase est dou ble avec une diode sur chaque sortie, les deux diodes étant montées tête-bêche pour connecter la double sor tie, d'une part, avec l'entrée 37 du monovibrateur 3 afin de l'alimenter avec les impulsions positives de sortie et, d'autre part, avec l'entrée 38 du monovibrateur 4 afin de l'alimenter avec les impulsions négatives de sortie.
Le premier monovibrateur 3 est réalisé également au moyen de deux transistors PNP 39; il est basculé .de son premier état stable ou de repos à son second état in stable ou excité lors du front avant 23 de l'onde a reçue du multivibrateur 22 (ou du monovibrateur de remise en phase des moments magnétiques, après inversion) sur son entrée 37, en émettant sur sa sortie 40 un échelon de tension de durée 41, réglable, au moyen d'un potentio mètre 42, entre 5 et 50 millisecondes: cet échelon de tension est appliqué à l'entrée d'un transistor PNP 43 monté en émetteur-suiveur.
Celui-ci attaque tout d'a bord, à travers un rhéostat 44 permettant de régler le niveau de l'échelon et un transistor PNP 46 également monté en émetteur suiveur, une bobine de relais 5 actionnant la palette mobile 6: l'échelon de tension de durée 41, qui attaque la bobine de relais 5, est repré senté en 46 sur les fig. 3 et 4 (onde d);
cet échelon néga tif 46 attaque également - à travers une cellule à retard 16, avantageusement constituée par un filtre en T à diode 47, résistance 48 et condensateur 49, la diode 47 ayant pour effet d'introduire des constantes de temps différents pour la charge et pour le décharge du conden sateur 49 (ainsi on peut réaliser une constante de temps pour la charge de 0,3 milliseconde (ms) et pour la décharge de 2,4 ms, et de ce fait un très léger retard, d'environ 0,5 à 1 ms, à l'ouverture du relais 15 sur l'ou verture du relais 5 et un retard bien plus important, de l'ordre de 10 ms, à la fermeture de relais 15 sur le relais 5, compte tenu du seuil de déclenchement du relais 15), - une deuxième bobine de relais 15,
à savoir celle du relais auxiliaire, apte à actionner la palette mobile 17 du circuit accordé 18 (fig. 1). En outre, le signal de sortie du transistor 43, monté en émetteur-suiveur, est amplifié par un transistor PNP 50, monté en émetteur commun, puis attaque respectivement un des transistors 51 et 52, montés en émetteurs-suiveurs, avant d'être disponible sur une des sorties 53 et 54 respectivement en tant qu'é chelon de tension positive 55 et qu'impulsion de tension négative 56 (cette dernière étant obtenue par dérivation, dans un circuit différentiateur à résistance 57 et conden sateur 58, d'un échelon de tension analogue à l'échelon 55 et prélèvement seulement des pics négatifs grâce au système de diodes 59),
le rôle des signaux 55 et 56 étant exposé ci-après lors de l'explication du fonctionnement du fréquencemètre ou périodemètre F.
Le monovibrateur 4, réalisé comme le monovibra- teur 3 au moyen de deux transistors PNP 60, reçoit sur son entrée 38 la sortie du multivibrateur 22. Il est atta qué par le front arrière 24 de l'onde a pour basculer de son état de repos ou stable à son état excité ou instable en émettant sur sa sortie 61 un échelon de tension néga tive 62 (onde b de la fig. 4) qui est amplifié et changé de polarité dans le transistor amplificateur 63 (alimenté à partir d'une source de tension, de par exemple -35 volts) l'échelon amplifié 66 de polarité positive (onde c de la fig.
4) étant débité à travers une diode 64 sur la base d'un transistor NPN 65 normalement bloqué jouant le rôle d'interrupteur électronique/ le transistor 65 reçoit donc l'échelon positif 66 comme impulsion de déblo cage. La durée 67 des échelons 62 et 66 est réglable entre 0,050 et 0,500 ms, par exemple à 0,125 ms, au moyen d'un potentiomètre 68.
Le montage de la fig. 3 comprend, pour alimenter les différents transistors, à part l'alimentation pricipale à 10 volts de la source 14, une alimentation 69 à +2 volts pour les monovibrateurs 3 et 4 et l'alimentation 161 à 35 volts.
Les échelons de tension 46 et 66, émis par les monovibrateurs 3 et 4 respectivement, servent à com mander la commutation de la bobine basse fréquence (fréquence de Larmor) comprise dans la tête de mesure B. Cette tête comprend essentiellement un récipient 2, qui peut être par exemple du type décrit dans le brevet France No<B>1358</B> 352 déposé le 18 juillet 1960 et délivré le 9 mars 1964, renfermant, par exemple, 200 cm3 d'une solution aqueuse de nitrosodisulfonate de potassium à 1 gramme 'de nitrosodisulfonate par litre d'eau. Ce réci pient est entouré par la bobine basse fréquence 1, qui peut être constituée par exemple par 4 800 spires de fil fin et présenter une inductance de l'ordre de 1 à 1,1 henry.
Les deux extrémités de la bobine 1 sont reliées par un câble triaxial 70 dont le conducteur externe est connecté à la masse en 71, dont le conducteur interne est relié, d'une part, à la première extrémité de la bobine 1 et, d'autre part, à une borne 72 reliée tant au collec teur du transistor interrupteur 65 qu'à la palette mobile 6 du relais 5 et dont le conducteur intermédiaire est con necté, d'une part, à la deuxième extrémité de la bobine 1 et, d'autre part, à une borne 73 de mise à la masse à tra vers un commutateur double 74 sélectionnant plusieurs résistances 162, 163, 164.
Le contenu du récipient 2 est également soumis à l'influence d'une bobine basse fréquence 75 comportant quelques spires de diamètre plus gros que celui des spi res de la bobine 1, un écran 165 découplant électrostati- quement les deux bobines 1 et 75; la bobine 75 forme avec un condensateur 76 un circuit résonnant haute fré quence accordé sur la fréquence de résonance électroni que du nitrosodisulfonate (de l'ordre de 55 à 56 MHz).
Le circuit résonnant 75, '176 est alimenté, à travers un câble coaxial 77, par un ensemble D constituant un gé nérateur haute fréquence qui débite 1,5 watts à la fré quence de 56 MI-1z, ou mégacyles par seconde. L'en semble D peut comprendre (fig. 1) un oscillateur pilote à quartz 78, un étage amplificateur 79 et un étage de sor tie 80 fonctionnant en oscillateur push-pull classe B, piloté par l'oscillateur 78.
Les différentes unités de l'en semble D sont réalisées au moyen de transistors, ceux-ci étant protégés par un disjoncteur à transistor ramenant à zéro en une microseconde la tension d'alimentation de l'ensemble D en cas de surintensité, ce disjoncteur évi tant le destruction des transistors, très chers, par une surintensité.
La tête .de mesure B fonctionne comme suit: L'ensemble D alimente la bobine 75 pour que cel le-ci irradie la solution renfermée dans le récipient 2 par de l'énergie électromagnétique à 56 MHz et sature de ce fait une raie de résonance électronique du nitrosodisul- fonate. Par couplage entre les spins électroniques du nitrosodisulfonate dissous et les spins nucléaires (les protons) du solvant, ces spins nucléaires sont polarisés dynamiquement. Dans une première phase de chaque cycle correspondant à la durée 67 de l'échelon ou impulsion 66 (courbe c, fig.4), le transistor 65 est débloqué, tandis que le relais 5 est excité.
Du fait de cette excitation, la palette 6 se place sur le contact fixe 10. Pendant cette phase, la bobine 1 se trouve, d'une part, alimentée à partir de la source stabilisée 14 à tra vers le transistor 65 qui est débloqué et, d'autre part, connectée à la résistance d'amortissement ajustable 11. Du fait de son alimentation par une tension constante et de la suppression des oscillations par la résistance d'a mortissement 11, la bobine 1 reçoit une impulsion de tension 78a (onde j de la fig. 4) et est donc traversée par une impulsion de courant 79a (onde i de la fig. 4).
On remarquera que l'impulsion de courant croît sensible ment linéairement; ceci est dû au fait que le courant s'établit dans le circuit 12 d'une façon exponentielle, avec une constante de temps de l'ordre de 3,7 mm, pen dant 0,125 ms d'où la montée quasi-linéaire. La bobine 1 produit donc dans le récipient 2 un champ auxiliaire unidirectionnel croissant sensiblement linéairement pen dant une durée de 0,125 ms, par exemple entre 0 et 0,5 gauss. L'ensemble de ce champ auxiliaire et du champ magnétique à mesurer (le champ terrestre par exemple) aligne les moments magnétiques de l'échantillon liquide renfermé dans le récipient 2 suivant un axe perpendicu laire à la direction du champ magnétique à mesurer dans lequel est placé le récipient 2 (on se trouve en effet dans des conditions de passage rapide).
Lors de la coupure :du champ auxiliaire à la fin de l'impulsion 66, lorsque le transistor 65 revient à l'état bloqué, il existe une très courte période perturbée (pic de tension de coupure 80a et oscillation de courant 81). Du fait que la résistance d'amortissement 11 est encore branchée sur la bobine 1, des oscillations ne sont pas engendrées dans ce circuit.
Après la fin de la perturba tion qui succède à l'échelon 55, la palette 6 retourne sur le contact 7 (sur la fig. 4, on a représenté en g les posi tions de la palette 6, à savoir par le segmente supérieur 82 lorsque la palette 6 se trouve sur le contact 7 et par le segment inférieur 83 lorsque la palette 6 se trouve sur le contact 10).A ce moment, la bobine 1 est connectée au condensateur variable 8 qui est constitué en fait (coin inférieur gauche de la fig.
3) par une boîte de condensa teurs en parallèle permettant d'introduire, dans le circuit oscillant 9, différents condensateurs au moyen d'un commutateur 84 .de réglage grossier, qui met en circuit le condensateur 85 de capacité 3300 pF, les condensateurs 86 et 87 de 1500 pF chacun (dont l'ensemble série est équivalent à un condensateur unique de 750 pF) et/ou le condensateur 88 de 1500 pF, et d'un commutateur 89 de réglage fin, apte à introduire dans le circuit le condensa teur 90 de 47 pF, le condensateur 91 de 100 pF, le con densateur 92 de 220 pF et le condensateur 93 de 430 pF.
Lors de la coupure du champ magnétique auxiliaire (lorsque la bobine 1 cesse d'être alimentée à travers le transistor 65), les moments magnétiques nucléaires se mettent à précessionner librement autour du champ magnétique à mesurer avec une fréquence égale à la fréquence de Larmor desdits moments magnétiques dans ledit champ (cette fréquence est de l'ordre de 2000 Hz ou cycles par seconde, pour des protons placés dans le champ magnétique terreste), les commutateurs 84 et 89 ayant justement pour effet de régler la fréquence du cir cuit oscillant 9 sur la fréquence de Larmor, ce qui per met d'obtenir le signal de précession maximal, ce signal étant débité par le conducteur 94 dans l'ensemble ampli ficateur E.
Cet ensemble E comprend (fig. 1) un préamplifica teur bas niveau 95, fonctionnant par exemple avec une tension d'alimentation de 1,35 volts (fournie par une pile électrique) et recevant sur son étage d'entrée en base commune les oscillations à la fréquence de Larmor engendrées dans le circuit oscillant 9, un amplificateur sélectif 96 dans lequel est prévu le circuit accordé 18 qui détermine la bande passante de cet amplificateur, ce cir cuit accordé étant placé comme charge de collecteur d'un transistor;
l'élément inductif 20 du circuit accordé ou résonnant 18 est constitué par un pot en ferrite, une compensation de la dérive en température de l'élément inductif 20 étant réalisée au moyen d'une polarisation continue du ferrite par une unité 21; le montage stabili sant la fréquence d'accord permet également un réglage fin de cette fréquence par un potentiomètre; et un amplificateur de tension 97 qui fournit une tension de 20 volts crête à crête au début du signal de précession, ce signal étant amorti comme on le voit en k sur la fig. 4.
Le fonctionnement de l'ensemble E est le suivant: Dans la première phase de chaque cycle de mesure, c'est-à-dire lors de l'établissement du champ magnétique auxiliaire, la palette 6 se trouve sur le contact 10 et par conséquent l'ensemble E n'est pas alimenté. Lorsque la palette 6 vient s'appliquer, à la fin de cette première phase, contre le contact 7 (segment 82 de g sur la fig. 4), l'ensemble amplificateur E est alimenté par les oscilla tions 99 à la fréquence de Larmor engendrées dans le circuit 9 par la précession des moments magnétiques nucléaires autour de la direction du champ magnétique à mesurer.
Toutefois, la fermeture du relais 15 étant retar dée par rapport à l'arrivée de la palette 6 sur le contact 7, le circuit accordé 18 de l'amplificateur sélectif 96 est ouvert et le gain de celui-ci est très faible; de cette manière, le gain de l'ensemble E est réduit pendant la période de commutation et n'amplifie par conséquent pas d'une manière appréciable les impulsions parasites dues à la commutation.
Lorsque le relais 15 est de nou veau fermé à l'instant 98 (courbe h de la fig. 4), l'ampli ficateur E reprend son gain normal, du fait de la ferme ture du circuit accordé 18, et débite les oscillations sinu soïdales 99 à la fréquence de Larmor nucléaire (2000 Hz ou cycles par seconde dans le cas de la précession de protons dans le champ magnétique terrestre); ces oscil lations sont lentement décroissantes ou amorties (courbe k de la fig. 4).
Ces oscillations amorties quittent, en 100, l'ensemble amplificateur E pour atteindre le fréquencemètre ou le périodemètre F destiné à mesurer la fréquence ou la période des oscillations 99.A cet effet, le fréquencemè tre reçoit également du monovibrateur 3, d'une part, en 101, les échelons de tension positive 55 et, d'autre part, en 102, les impulsions négatives 56.
Le fréquencemètre ou périodemètre F comprend un ensemble G engendrant des créneaux de tension néga tive de durée égale à celle d'un nombre déterminé mais de préférence ajustable - de périodes de Larmor, d'est-à-dire de périodes des oscillations 99 arrivant, en <B>100,</B> dans le fréquencemètre F, un oscillateur H engen drant des oscillations -de période stable, éventuellement ajustable, et une échelle de comptage C comptant les oscillations qui ont été engendrés par l'oscillateur H pendant la durée d'un créneau produit par l'ensemble G.
On ramène ainsi la détermination de la fréquence des oscillations 99 à la mesure d'une période en déterminant la durée (en nombre d'oscillations produites par H) d'un certain nombre de périodes des oscillations 99 dont on veut mesurer la fréquence.
Plus précisément, on mesure la durée de la. période de Larmor des oscillations 99, au moyen de: - une unité de mise en forme 121 connectée à la sortie 100 de l'ensemble amplificateur E pour déduire, des oscillations 99 à la fréquence de Larmor engendrées dans le circuit oscillant 9 par la tension prélevée par la bobine 1 et amplifiées dans ledit ensemble amplificateur E, des signaux rectangulaires ou créneaux de même période:
- un diviseur 122 apte à diviser la fréquence desdits signaux rectangulaires par un nombre entier déterminé, de préférence ajustable au moyen d'un commutateur 103 de manière à avoir plusieurs gammes de précision (la précision et la durée du cycle de mesure croissant avec la valeur dudit nombre entier); - un ensemble-porte 104, disposé entre l'unité de mise en forme 121 et le diviseur 122, de manière à ne permettre l'alimentation du diviseur 122 par l'unité de mise en forme 121 que lorsque l'ensemble-porte 104 est alimenté;
- un premier bistable (multivibrateur bistable) 105, apte à alimenter ledit ensemble-porte après qu'il a reçu, sur sa première entrée 106, un signal de déclenchement retardé, par une unité à retard 107 - constituée par un monovibrateur déclenché par le front arrière de l'éche lon de tension positive 55 (ce front arrière étant dérivé en une impulsion négative par le condensateur d'entrée du monovibrateur qui constitue l'unité à retard) pour fournir un échelon de tension négative 108 visible sur la courbe m de la fig. 4 et qui est appliqué sur l'entrée 106 -, par rapport à l'instant de connexion de la bobine 1 à l'ensemble amplificateur E;
- un second bistable (multivibrateur bistable) 109, dont les entrées 110 et 111 sont attaquées par la sortie du diviseur 122 et dont la sortie 112, alimentée lors du basculement de ce bistable 109 provoqué par la deu xième impulsion de sortie du diviseur 122 produite après le commencement d'un cycle, attaque la deuxième entrée 113 du premier bistable 105 de manière à arrêter l'alimentation dudit ensemble-porte 104 par sa sortie 114;
- un oscillateur H à haute fréquence très stable et bien déterminée, par exemple à 1 MHz ou mégacycle par seconde avec une précision de 2.10-7; - une échelle de comptage C apte à compter les oscillations dudit oscillateur H à haute fréquence pen dant le durée de l'échelon de tension 115 (courbe q de la fig. 4) émis par le second bistable 109 sur sa dite sortie 112;
- et de moyens de remise à zéro, remettant à zéro, à la fin de chaque cycle de mesure, le diviseur 122 (ce qui est indispensable, car le diviseur ne se trouve pas en fin d'un comptage des périodes de Larmor, dans la position désirée pour un nouveau comptage), et éventuellement les bistables 105 et 109 (simplement par mesure -dé sécurité, car ces bistables se trouvent normalement bien position nés, à moins qu'une impulsion parasit ne les ait fait basculer intempestivement);
ces moyens de remise à zéro étant constitués par des conducteurs 176, 177 et 178 (ces deux derniers représentés en pointillés du fait qu'ils ne servent pas en temps normal, car la remise à zéro des bistables 105 et 109 est une remise à zéro de sécurité) qui attaquent respectivement le diviseur 122, la pre mière entrée 106 du bistable 105 et la première entrée 110 du bistable 109 (les impulsions de remise à zéro de sécurité pour les bistables 105 et 109 étant. négatives,. alors que les impulsions .d'attaque- normale de ces bistables sont positives; ces impulsions de remise à zéro attaquent bien les entrées 106 et 110 derrière les diodes d'entrée des bistables).
Sur la fig. 4, on a représenté en 116 (courbe n) la durée d'ouverture des portes de l'ensemble 104 com mandé par la fin de l'échelon 108 et interrompu par la montée de la deuxième impulsion 117 de comptage émise par le diviseur 122 constitué avantageusement par une série de décades, la première montée de la tension de sortie étant représentée en 118.
Dans la forme de réalisation préférée: - l'oscillateur H délivre des oscillations de fré quence 1 MHz et de tension efficace 2 volts, ce qui per met d'afficher la durée du créneau 115 en microsecon des; - le circuit de mise en forme 121 est un circuit de type classique transformant la pseudo-sinusoïde (sinus oïde amortie) k sortant de l'amplificateur E en signaux rectangulaires à la fréquence de Larmor: - le commutateur 103 permet de choisir pour le diviseur 122 la gamme de sensibilité désirée, par exem ple en faisant effectuer par le diviseur 122 la division de la fréquence des signaux rectangulaires par 300, 500, 1000, 2000 ou 4000;
- l'ensemble-porte 104 est un ensemble tel qu'il ne laisse passer les signaux rectangulaires de l'unité de mise en forme 121 vers le diviseur 122 que lorsqu'il est ali menté à partir de la sortie 114 du bistable 105; - le diviseur 122 est un diviseur de fréquence clas sique, qui n'émet une impulsion qu'après réception d'un certain nombre de signaux rectangulaires (par exemple, comme indiqué ci-dessus, 300, 500,<B>1000,</B> 2000 ou 4000 signaux rectangulaires); à cet effet, le diviseur 122 est constitué par deux bistables de division par deux et par trois décades, à quatre bistables chacune, connectés en cascade, de manière qu'il puisse diviser par 4000, les entrées, choisies par le commutateur 103, étant aiguil lées comme suit:
EMI0006.0020
position <SEP> bistable <SEP> d'entrée <SEP> de <SEP> 122 <SEP> choisi <SEP> nombre <SEP> de
<tb> de <SEP> 103 <SEP> périodes
<tb> mesurées
<tb> G <SEP> 1 <SEP> 18r <SEP> bistable <SEP> de <SEP> division <SEP> par <SEP> deux <SEP> 4000
<tb> G <SEP> 2 <SEP> 2ème <SEP> bistable <SEP> de <SEP> division <SEP> par <SEP> deux <SEP> 2000
<tb> G <SEP> 3 <SEP> 18r <SEP> bistable <SEP> de <SEP> la <SEP> <B>1</B> <SEP> ère <SEP> décade <SEP> 1000
<tb> G <SEP> 4 <SEP> 2ème <SEP> bistable <SEP> de <SEP> la <SEP> 1 <SEP> ère <SEP> décade <SEP> 500
<tb> G <SEP> 5 <SEP> 36-e <SEP> bistable <SEP> de <SEP> la <SEP> 1 <SEP> ère <SEP> décade <SEP> 300
<tb> G <SEP> 0 <SEP> arrêt par conséquent le diviseur 122 émettra une première impulsion au début de chaque période de comptage et une deuxième, appelée également dernière impulsion,
au bout du nombre choisi de périodes (300 à 4000); - le monovibrateur 107 de retard de comtage a pour effet d'éliminer les premières alternances du signal k qui n'ont pas une forme correcte (avantageusement, le monovibrateur 107 comprend un potentiomètre permet tant de régler la durée du retard, par exemple de 10 à 110 ms);
- le bistables 105 et 109 sont des multivibrateurs bistables classique, le premier servant à commander l'ensemble-porte 104 et le second à émettre l'échelon de tension 115 de durée égale à 300, 500, 1000, 2000 ou 4000 périodes de Larmor;
ils comprennent chacun deux entrées, la première 106, 110 servant à commander le passage de l'état initial ou de repos à l'état excité (ces états étant tous deux des états stables) dans lequel ils restent jusqu'à l'envoi, sur la deuxième entrée 113, 111, d'une impulsion qui les ramène à l'état de repos, le retour à l'état repos pouvant également être réalisé par l'application d'une impulsion de remise à zéro qui géné ralement est sans effet, car l'impulsion de remise à zéro arrivant par les conducteurs 117 et 118 est une impul sion de sécurité du fait que les bistables 105 et 109 se trouvent déjà normalement .dans la position de repos, à moins qu'il n'y ait eu :des impulsions parasites;
pen dant son séjour à l'état excité , le bistable 105 déblo que l'ensemble-porte 104, tandis que le monovibrateur 109 émet l'échelon de tension 115 de durée égale au nombre déterminé de périodes de Larmor choisi par le commutateur 103; - l'échelle de comptage C compte le nombre d'oscil lations H de période 1 MHz émises pendant la durée de l'échelon ou créneau 115, c'est-à-dire pendant 300, 500, 1000, 20000 ou 4000 périodes de Larmor;
l'échelle C est avantageusement constituée par l'ensemble de comp tage transistorisé dénommé ECT 11 fabriqué par la Société dite Constructions Radioélectriques et électro niques du Centre , cette échelle ayant été modifiée pour réduire son temps mort afin de pouvoir compter des oscillations à 1 MHz et en ce qui concerne ses circuits d'entrée qui comportent un circuit de mise en forme des oscillations à 1 MHz.
Les modifications apportées à l'échelle ECT 1.1 pour qu'elle puisse compter, dans de bonnes conditions, des oscillations à 1 MHz, sont les suivantes: - la plaquette comportant le circuit d'entrée, appelée E 10A, est remplacée par une plaquette contenant un trigger ou bascule de Schmidt de mise en forme pour les oscillations à 1 MHz, suivi par un transistor monté en émetteur-suiveur; - la ligne à retard de 0,85 microseconde de temps mort, que comporte la plaquette, applée E 10B, est déconnectée, l'entrée sur la plaquette se faisant juste avant la porte qui commande le passage des impulsions venant dudit trigger; - les condensateurs d'attaque des deux premières décades de l'échelle sont changés pour tenir compte des modifications des signaux d'attaque de ces décades.
L'échelle de comptage C détermine donc la durée en microsecondes d'un nombre déterminé de périodes de Larmor. Dans le cas où le commutateur 103 est placé dans la position dans laquelle le créneau 115 dure 1000 périodes de Larmor, l'échelle C détermine la période de Larmor de la précession nucléaire en nanosecondes. Connaissant la période de Larmor, il est facile de déter miner l'intensité du champ magnétique qui est inverse ment proportionnelle à cette durée, le coefficient de la relation d'inverse proportionnalité étant connu avec une très grande précision.
Un dispositif d'impression sous forme numérique des résultats des mesures comprenant, en combinaison avec l'échelle de comptage C, un monovibrateur d'affichage 123 qui provoque l'affichage par l'échelle C du nombre d'oscillations à haute fréquence (provenant de l'oscilla teur H) comptées dans l'échelle C à la fin dudit nombre (300 à 4000) de périodes de Larmor, un monovibrateur d'impression 124 qui est attaqué à la fin de l'affichage commandé par le signal de fin d'affichage 135 de l'échelle C et qui actionne, de préférence à travers un amplificateur (non représenté), une imprimeuse numéri que 125, un monovibrateur d'effacement 126 qui pro duit l'effacement de l'affichage .dans le compteur C un certain laps de temps de l'ordre de la seconde) après la fin de l'affichage,
c'est-à-dire après réalisation de l'im pression par l'imprimeuse 125, et des moyens 127, 128 (constitués par un multivibrateur <B>127</B> de remise à zéro et un système de diodes 128) pour remettre à zéro l'impri- meuse 125 en cas de mauvais fonctionnement de cel le-ci.
D'une manière plus précise, l'échelle de comptage C comporte un dispositif d'affichage, par exemple sous forme décimale, indiquant la durée en microsecondes du créneau 115 (représenté également par la courbe q sur la fig. 5 (1) sur laquelle on a illustré les formes d'ondes mises en oeuvre pour réaliser l'impression), ce créneau 115 arrivant dans le compteur C à partir de la sortie 112 du bistable 109.
Le monovibrateur d'affichage 123 provoque l'affi chage dans l'échelle C après la fin du créneau de pré compte 115;, il- est alimenté par la sortie arrêt 129 de l'échelle C et il débite dans l'entrée affichage 130 de celui-ci, un interrupteur 131 permettant d'arrêter l'affi chage. La courbe r (I de la fig. 5) illustre la sortie arrêt 129 de l'échelle C qui est légèrement retardée par rap port à la fin du créneau de précompte 115 et qui actionne le monovibrateur d'affichage à l'instant 132. Le monovibrateur d'affichage 123 émet un échelon de ten sion 133 (depuis l'instant 132 jusqu'à son retour à l'état stable au bout d'une durée prédéterminée), cet échelon 133 étant représenté sur la courbe s de la fig. 5 (1).
Ledit échelon 133 détermine le commencement de l'affichage en 134, l'affichage se terminant en 135 et ayant une durée 136 (courbe t de la fig. 5).
Le signal de fin de l'affichage sortant en<B>136</B> déclen che les monovibrateurs impression 124 et effacement 126. Le monovibrateur 124 d'impression émet l'échelon de tension 137 (courbe v de la fig. 5) qui est amplifié dans l'amplificateur (non représenté) fournissant la puis sance nécessaire au coup de tampon dans l'impri- meuse 125 qui est avantageusement une imprimeuse SODECO.
Quant au monovibrateur d'effacement 126, qui a été actionné en même temps que le monovibrateur 124, il émet l'échelon de tension 138 dont la durée 139 correspond au temps de lecture de l'affichage. A la fin de l'échelon 138 à l'instant 140, le monovibrateur d'ef facement 126 retourne à son état stable et commande, par l'entrée effacement 141 de l'échelle C, l'effacement de l'affichage qui y est réalisé. La durée de l'effacement est représentée sur la fig. 5 (I) par l'intervalle 142, la fin de l'effacement apparaissant sur la sortie fin efface ment 143 de l'échelle C.
Le signal de fin d'effacement déclenche le multivibrateur 127 qui émet des impulsions rectangulaires 144 (courbe x sur la fig. 5 (I).). Ce multi- vibrateur 127 coopère avec le circuit à diodes 128 qui actionne les différentes liaisons entre les enroulements des décades mécaniques du dispositif d'affichage (dont la sortie est représentée en 120) de l'échelle C, les enroule ments des molettes décimales d'impression de l'impri- meuse 12 et le multivibrateur 127.
En cas de mauvais fonctionnement de cette impri- meuse, le multivibrateur 127 ramènera à zéro-, par ses impulsions 144, ladite imprimeuse pour que celle-ci soit prête à fonctionner à nouveau.
En plus ou à la place des moyens d'impression, un dispositif du type représenté sur les fig. 1 et 3 peut com prendre des moyens d'enregistrement. Ceux-ci peuvent comporter un dispositif d'enregistrement analogique des résultats des mesures comportant, en combinaison avec l'échelle C, des décades de stockage 145, 146, consti- tuées de préférence par des bistables à diode-tunnel et transistor et aptes à fournir un courant analogique pro portionnel au nombre stocké, un monovibrateur de lec ture 147 qui est actionné à la fin dudit nombre de pério des de Larmor (300 à 4000) et qui commande le trans fert auxdites décades de stockage 145,
146 du contenu de décades correspondantes de l'échelle de comptage, ce monovibrateur 147 commandant en outre (en cas de non-impression des résultats des mesures), par des moyens appropriés comportant avantageusement un monovibrateur 148, la remise à zéro de l'échelle de comptage C, et un enregistreur galvanométrique 149 alimenté, de préférence à travers un amplificateur 150, par le courant analogique -délivré par lesdites décades de stockage 145, 146.
En particulier, le monovibrateur de lecture 147 reçoit, comme le monovibrateur d'affichage 123 (dans le cas où le magnétomètre à induction nucléaire comporte à la fois des moyens d'enregistrement et des moyens d'impression et si l'interrupteur ou commutateur 131 est dans la position représentée en trait plein sur la fig. 2), le signal de sortie arrêt (courbe r de la fig. 5) provenant de la sortie arrêt 129 de l'échelle C. Le signal d'arrêt, légèrement retardé par rapport à la fin du créneau de précompte 115, provoque de ce fait l'émission par le monovibrateur 147 d'un échelon de tension 151 visible sur la courbe y de la fig. 5 (Il).
Cet échelon 151 com mande la prise en mémoire, par les décades de stockage ou mémoires décimales 145 et 146, des valeurs affichées dans deux décades décimales consécutives (choisies parmi les quatre dernières décades) de l'échelle C sans modifier pour cela les valeurs affichées dans ladite échelle.
En outre, en cas de non-impressions (dispositif d'im pression absent ou commutateur 131 dans la position représentée en traits interrompus sur la fig. 2), l'échelon 151 commande également le déclenchement du monovi- brateur 148 de remise à zéro qui émet l'échelon de ten sion 142 représenté par la courbe z de la fig. 5 (Il) qui arrive sur l'entrée 153 de remise à zéro de l'échelle C. Le rôle du monovibrateur de remise à zéro 148 est de remettre à zéro les décades de l'échelle C dans le cas où il n'y a pas d'impression mécanique du résultat.
D'ail leurs, dans ce cas, la durée d'affichage est beaucoup plus courte que lorsqu'on prévoit une impression qui demande un certain temps; par exemple lorsqu'on pré voit une impression, la période de répétition -des mesures est de l'ordre de cinq secondes pour permettre l'impres sion, tandis que lorsqu'on ne prévoit que l'enregistre ment, on peut réaliser de mesures avec une période de répétition de l'ordre de 0,2 seconde.
Quant aux décades mémoires 145 et 146, celles-ci sont avantageusement constituées, comme indiqué pré cédemment, par des bistables comportant chacun une diode-tunnel et un transistor. Ces décades reçoivent sur leurs entrées 154 et 155 les sorties, disponibles en 156, de deux décades choises de l'échelle C et sur leurs en trées 157 et 158 l'ordre de lecture de ces décades de l'échelle C, ordre constitué par l'échelon 151 débité par le monovibrateur de lecture 147.
Chaque décade mémoire est constituée par quatre bistables mémoires formés chacun (comme illustré sur la fig. 6 qui représente un de ces bistables) par une diode- tunnel 180 (à 1 milliampère) et par un transistor PNP 181 (par exemple du type SFT 228), en combinaison avec des résistances 182, 183, 184, 185, 186 de valeur 51; 4,7; 1,5 (maximum), 1,0 et R kiloohms respective- ment. L'entrée 187 est connectée à la sortie d'un bistable d'une décade de l'échelle C, l'entrée 188 reçoit le signal de lecture 189 (qui résulte de la dérivation d'une impulsion 151), la tension d'alimentation (de 5,75 volts) est appliquée en 190 et le signal de sortie est dis ponible en 191.
La caractéristique d'entrée du bistable mémoire est représentée sur la fig. 7, sur laquelle les tensions sont portées en abscisses et les intensités en ordonnées. Les points stables de fonctionnement sont Ml, M2, M3 et M4.
On voit que la liaison du bistable mémoire au bistable correspondant de l'échelle C est faite par la résistance 182 sur la base du transistor 181.
Si le bistable correspondant de l'échelle C est dans l'état zéro , la tension qui est appliquée à la résistance d'entrée 182 est de -8 volts par exemple, tandis que si ledit bistable est dans l'état un , la tension qui attaque la résistance d'entrée 182 est de 0 volt.
Pendant le comptage, le point de fonctionnement du bistable mémoire passe de Ml à M. et inversement ou de M9 à M4 ou inversement suivant le tableau:
EMI0008.0021
<U>état <SEP> points <SEP> de <SEP> fonctionnement</U>
<tb> zéro <SEP> M. <SEP> ou <SEP> M4
<tb> un <SEP> Ml <SEP> ou <SEP> M3 La mise en mémoire ou lecture de l'échelle résulte du fait que l'impulsion importante positive 189a ramène d'abord le point de fonctionnement du bistable mémoire sur la branche M1M2; puis l'impulsion calibrée négative 189b fait passer le point de fonctionnement en M4 si celui-ci se trouvait en M2; par contre, si ce point se trouvait en Ml, il reste en Ml.
Dans les états Ml et M., le transistor 181 est bloqué (non conducteur )et le courant disponible dans la résis tance de sortie 186 est égal à
EMI0008.0024
milliampères, étant donné que la tension appliquée en 190 est égale à 5,75 volts et que les résistances 185 et 186 valent 1 et R kilohms respectivement; au contraire, dans les états Mg et M4, le transistor 181 est saturé (très conducteur) et le courant disponible dans la résistance de sortie 186 est pratiquement nul, le transistor 181 pré sentant une résistance négligeable entre émetteur et col lecteur, ce qui porte ce dernier pratiquement à 0 volt.
Du courant sera donc disponible en 191 lorsque l'état du bistable de la décade était un , mais aucun courant ne sera disponible en 191 si cet état était zéro .
Les poids des bistables des deux décades successi ves étant 1, 2, 4, 8, 10, 20, 40, 80, les valeurs R des résistances de sortie 186 des bistables successifs ont des valeurs décuctibles du tableau suivant quidonne les valeurs de r+1 en kiloohms en fonction du poids du bistable:
EMI0008.0032
poids <SEP> du <SEP> bistable <SEP> 1 <SEP> 2 <SEP> 4 <SEP> 8 <SEP> 10 <SEP> 20 <SEP> 40 <SEP> 80
<tb> R+1 <SEP> enkiloohms <SEP> 400 <SEP> 200 <SEP> 100 <SEP> 50 <SEP> 40 <SEP> 20 <SEP> 10 <SEP> 5
<tb> (R+1 <SEP> est <SEP> inversement <SEP> proportionnel <SEP> au <SEP> poids <SEP> du <SEP> bistable).
<tb> Les <SEP> valeurs <SEP> ci-dessus <SEP> correspondent <SEP> à <SEP> un <SEP> courant,
<tb> par <SEP> unité, <SEP> de
EMI0009.0000
et à un courant maximum, pour 99 unités, de 0,0144X 99 = 1,422 mA. Ce courant est collecté sur une faible impédance afin de faire apparaître une tension négli geable aux bornes de celle-ci. On utilise à cet effet un amplificateur opérationnel 150 (fig.2) sortant 2 mA sous 6,5 volts pour une entrée maximum de 1,422 mA.
On voit donc que les décades de stockage ou décades mémoires 145, 146 débitent sur leur sortie 159 un cou rant analogique proportionnel au nombre pris en mémoire, c'est-à-dire au nombre affiché par deux déca des consécutives choisies de l'échelle C. Ce courant, de l'ordre de 14 micro-ampères par unité affichée, sous très faible tension, est amplifié dans l'amplificateur opé rationnel 150 qui fournit une tension de l'ordre de 6,5 volts avec un débit de 2 mA pour le nombre maximum de 99 unités.
L'ensemble du dispositif illustré sur les fig. 1 et 2 est alimentable, soit à partir du secteur, en utilisant un tiroir contenant toutes les alimentations, soit à l'aide de batteries, et on a indiqué sur la figure détaillée 3 une source d'alimentation à -10 volts .dans l'unité 14 qui comporte un fusible 160, une source d'alimentation à +6 volts dans l'unité 69 et une source 161 à -35 volts.
En outre, le dispositif peut comprendre avantageuse ment un générateur (non représenté) d'oscillations à une fréquence voisine de celle du signal de précession nucléaire (par exemple un générateur d'oscillations à 2000 Hz) qui permet de tester presque tous les circuits, par exemple dans le cas où l'on veut vérifier le fonction nement du dispositif et que la précession correcte des noyaux atomiques n'est pas possible (à cause des élé ments métalliques environnants ou à cause des champs magnétiques parasites induits par le secteur).
Avec le dispositif décrit, on obtient aisément l'indi cation de la durée d'une période de Larmor en nanose- condes avec une précision de l'ordre de la nanoseconde.
Comme substances mettant en oeuvre l'effet Over- hauser-Abragam et utilisables dans le dispositif décrit, on peut citer, en plus du nitrosodisulfonate de potassium appelé également disulfonate de peroxylamine, dissous dans l'eau, la pyridine ou la formamide:
- le nitrosodisulfonate de sodium, dans les mêmes solvants, - le nitrosodisulfonate de tétraphénylstilbonium dis sous dans l'éther, - le diphénylpicrylhydrazyle dissous dans le ben zène, - le picryl-aminocarbazyle dissous dans le benzène, - les semiquinones dissoutes dans l'eau, comme in diqué dans le brevet suisse No. 346 609, ou bien, - un radical libre comportant un groupement nitro- xyde radicalaire dont l'atome d'azote est lié par ailleurs exklusivement à deux atomes de carbone liés chacun à trois autres atomes de carbone, tel que le ditertiobutylni- troxyde et ses dérivés à cycle pentagonal ou hexagonal répondant à la formule précitée et mentionnés dans ce dernier brevet.
Quelle que soit la forme d'exécution adoptée, on établit toujours un dispositif pour la mesure des champs magnétiques faibles par induction nucléaire dont le fonctionnement ressort suffisamment de ce qui précède pour qu'il soit inutile d'insister à son sujet et qui pré- sente, par rapport aux dispositifs déjà existants, de nom breux avantages, notamment les suivants: Tout d'abord, il permet de réaliser des mesures de champs magnétiques faibles et en particulier du champ magnétique terrestre, avec une très grande précision.
Il permet d'afficher, d'enregistrer et d'imprimer sous forme décimale la durée d'un nombre déterminé, de pré férence variable, de périodes de Larmor de la précession nucléaire dans les champs magnétiques à mesurer.
Il peut s'adapter à des mesures très rapprochées, par exemple avec une période de répétition de 0,2 seconde, dans le cas où l'on ne réalise pas d'impression de résul tats.
Le dispositif étant entièrement transistorisé, son encombrement et sa consommation sont très réduits.
Les mesures sont entièrement automatiques.