La première bobine entièrement supraconductrice d'Européen atteignant un champ magnétique de 25 Tesla a produit

Aujourd'hui, les aimants utilisés dans la résonance magnétique nucléaire (NMR) et l'imagerie par résonance magnétique médicale (MRI) représentent les applications commerciales primaires de la supraconductivité. RMN, utilisé principalement dans l'industrie chimique et pharmaceutique, laisse découvrir les molécules neuves, étudier la structure des protéines ou analyser le teneur de nourriture. Il est essentiel pour le développement de médicament ou le contrôle qualité des composés chimiques.

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Petits groupes de la bobine supraconductrice novatrice, conçus et fabriqués par des chercheurs d'UNIGE et de Bruker BioSpin. © L. Windels - UNIGE.

Les instruments modernes de mesure procurables sur le marché aujourd'hui et fabriqué en particulier par Bruker BioSpin, leader mondial dans ce domaine, peuvent produire des champs magnétiques jusqu'à de 23,5 Tesla. Cette limite est liée aux propriétés physiques des matières supraconductrices conventionnelles employées pour produire du champ magnétique.

Cependant, il y a un besoin de spectromètres plus puissants dans le domaine biomédical. En effet, plus le champ magnétique est intense, plus la définition des structures moléculaires est meilleure.

« L'objectif de notre collaboration était pour cette raison d'atteindre le nouveau record pour l'intensité de champ magnétique de 25 Tesla avec les matériaux supraconducteurs neuf procurables, qui était un vrai défi scientifique et technique. C'est également une étape importante dans l'introduction des technologies fondamentales pour le développement des produits RMN d'ultra-haut-inducteur commercial. »

Carmin Senatore, professeur dans le service de la physique de question de Quantum dans la faculté de la Science à UNIGE.

 

Pour produire le champ magnétique de 25 Tesla, les chercheurs ont combiné un aimant de laboratoire de Bruker produisant 21 Tesla, déjà monté à UNIGE, avec une bobine supraconductrice novatrice de garniture intérieure augmentant l'inducteur des 4 complémentaires Tesla ; ainsi au total, un inducteur bien au-delà des 23,5 Tesla accessible avec les bobines supraconductrices conventionnelles a pu être produit. Afin de fonctionner, la bobine doit être refroidie avec de l'hélium liquide à une température de −269°C (4,2 K). Le supraconducteur choisi pour réaliser un tel inducteur est un céramique basé sur cuivre, YBCO.

Une couche épaisse d'un-micromètre de supraconducteur couvre une bande en acier mince qui est alors enroulée sur un support cylindrique pour obtenir la bobine. 140 mètres de bande de 3 millimètres de largeur étaient nécessaires pour produire la bobine supraconductrice de garniture intérieure. Pendant la phase de modèle préliminaire, beaucoup de types de bandes supraconductrices disponibles dans le commerce ont été systématiquement étudiés et ont vérifié afin de comprendre et régler leurs propriétés électriques, magnétiques, mécaniques et thermiques.

Le défi s'est composé trouver un conducteur avec le bon reste des propriétés : il doit transporter les courants élevés sans dispersion, supporter le procédé d'enroulement sans dégradation et supporter les tensions mécaniques par magnétisme produites. Ceci a été accompli.

En plus du plus de haute résolution réalisable, qui stimulera certainement la communauté scientifique et le réseau des institutions travaillant au premier rang de la science moléculaire, l'utilisation de YBCO simplifiera également le fonctionnement des spectromètres RMN à l'aide des systèmes de refroidissement moins compliqués »

Riccardo Tediosi, gestionnaire de groupe de technologies supraconducteur de Bruker BioSpin.

Cette bobine de 25 première Tesla sera un central et une partie intégrante du laboratoire de la supraconductivité appliquée à UNIGE. Bien que la bobine ne soit pas un produit commercial, le savoir-faire élaboré pour son modèle et fabrication représente une cotisation inestimable aux systèmes RMN commerciaux basés sur cette technologie. Ce projet explique comment le réseau suisse des instituts de recherches et les sociétés actives dans ce domaine en Suisse peuvent maîtriser de telles technologies.

Dans un avenir proche, cet aimant record sera utilisé pour fondamental et la recherche fondamentale tandis que les scientifiques et les techniciens viseront des objectifs bien plus provocants : bobines tout-supraconductrices produisant des champs magnétiques stables et homogènes au delà de 30 Tesla.

Source : Bruker BioSpin et université de Genève

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    Bruker BioSpin - NMR, EPR and Imaging. (2019, June 24). La première bobine entièrement supraconductrice d'Européen atteignant un champ magnétique de 25 Tesla a produit. News-Medical. Retrieved on August 17, 2019 from https://www.news-medical.net/news/20160608/First-European-fully-superconductive-coil-reaching-a-magnetic-field-of-25-Tesla-produced.aspx.

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