FR2464471A1 - Procede et appareil de detection magnetique de substances telles que les explosifs - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UN PROCEDE ET UN APPAREIL DE DETECTION MAGNETIQUE DE SUBSTANCES. L'ECHANTILLON SUSPECT EST SOUMIS A UN CHAMP MAGNETIQUE CONSTANT ET A UN CHAMP MAGNETIQUE PULSE A HAUTE FREQUENCE PERPENDICULAIRE AU CHAMP CONSTANT. L'INTENSITE DU CHAMP CONSTANT ET LA FREQUENCE DES IMPULSIONS ET LEURS INTERVALLES SONT MODIFIES EN FONCTION DE RESULTATS ANTERIEUREMENT OBTENUS AFIN QUE LA PRESENCE DE SUBSTANCES EXPLOSIVES CHOISIES PUISSE ETRE DETECTEE. APPLICATION A LA DETECTION DES EXPLOSIFS DANS LES BAGAGES ET PAQUETS.

Description

La présente invention concerne des procédés et appareils de détection magnétique de substances inconnues.

Elle concerne plus précisément la détection des explosifs, mais les procédés et appareils conviennent aussi à la détection d'autres substances.

La détection des explosifs contenus dans des lettres ou des paquets, a posé récemment un problème très ardu aux lignes aériennes, aux services postaux, aux employés d'emballage et d'expédition et à de nombreuses autres personnes. Des dispositifs explosifs contenant des métaux peuvent être détectés de façon relativement facile à l'aide de détecteurs de métaux comprenant par exemple des oscillateurs à fréquence de battement. Cependant, récemment, on a pu réaliser des dispositifs explosifs non métalliques qui sont relativement légers et ne peuvent pas être révélés par les techniques classiques de détection des bombes métalliques.

Lors de la détection des dispositifs explosifs non métalliques, il faut que le constituant explosif soit identifié sans ambiguité car le même élément est souvent présent dans une composition légèrement différente de matière qui entoure la substance explosive ou qui en est très proche. Ainsi, des substances explosives contiennent par exemple de l'hydrogène, de l'azote, du carbone et de l'oxygène, et ces éléments se trouvent aussi dans une matière plastique couramment utilisée pour envelopper la substance explosive.

On utilise maintenant des techniques de détection magnétique pour la mise en évidence des dispositifs explosifs non métalliques. Ces techniques comprennent essentiellement l'exposition du paquet suspect à un champ magnétique constant et à des radiations magnétiques à haute fréquence formant une impulsion, et la détection de la réponse de résonance magnétique nucléaire de l'élément à détecter. La résonance magnétique nucléaire est la résonance obtenue lorsque de l'énergie est échangée entre un champ magnétique à haute fréquence et un noyau placé dans un champ magnétique constant suffisamment intense pour que les électrons orbitaux soient découplés au moins partiellement du noyau.La relation entre la fréquence à laquelle l'énergie maximale est absorbée par les noyaux atomiques de l'élément, la fréquence de résonance et l'intensité du champ magnétique est l'indication qui permet l'identification de l'élément particulier impliqué.

La difficulté présentée par les techniques connues de détection par résonance magnétique nucléaire repose en partie sur des facteurs d'échelle. Par exemple, il faut que les quantités de matière présente soient importantes pour que l'élément intéressant soit concentré au point que la réponse obtenue soit assez importante. Les signaux obtenus par résonance magnétique nucléaire sont habituellement très faibles si bien qu'ils nécessitent un appareillage de détection de bonne qualité.Les signaux de résonance magnétique nucléaire donnés par certains éléments sont notablement supérieurs à ceux que donnent d'autres éléments, et ce phénomène est surtout important dans le cas de certains éléments lorsque l'isotope intéressant de l'élément recherché n'est présent qu'en très petites quantités. I1 faut aussi un couplage étroit des éléments intéressants pour que le signal de résonance magnétique nucléaire ait une bonne qualité.

L'invention concerne un procéde et un appareil perfectionnés permettant une augmentation de l'amplitude du signal de réponse de résonance magnétique nucléaire, et la réduction du temps nécessaire à l'obtention d'une réponse détectable.

L'invention concerne plus précisément la détection d'un premier élément en présence d'un second. La combinaison du premier et du second élément est connue comme devant être présente dans une substance explosive connue, par exemple le trinitrotoluène.

Dans un mode de réalisation avantageux, un procédé et un appareil selon l'invention permettent une excellente discrimination par résonance magnétique nucléaire.

Un échantillon contenant un premier élément est placé dans un champ magnétique ayant une première intensité. Une réaction entre les noyaux du premier élément atomique et le champ électromagnétique de l'appareil provoque une réponse de résonance magnétique nucléaire qui peut être accordée avec l'intensité du champ.Lorsque le premier élément atomique intéressant est intimement mélangé à un second élément atomique intéressant, par exemple dans des composés, lorsque le second élément a un moment quadripolaire nucléaire, et lorsque la structure moléculaire se prête à la manisfestation, par cet élément, d'une résonance quadripolaire nucléaire, le réglage de l'intensité du champ magnétique modifie la fréquence de résonance magnétique nucléaire du premier élément afin qu'elle coïncide pratiquement avec la fréquence de résonance quadripolaire nucléaire du second élément intéressant. L'énergie est alors échangée de façon accrue entre les noyaux du premier élément et ceux du second.Ce transfert accru d'énergie entre les deux types de noyaux réduit le temps de réponse de résonance magnétique nucléaire du premier élément et accroît ainsi considérablement les possibilités de détection de cet élément. La mise en oeuvre de cet effet est la raison de la réduction de la durée de la détection et de l'amélioration de la discrimination obtenue à l'aide de l'appareil selon l'invention.

On peut aussi obtenir une meilleure discrimination avec l'appareil selon l'invention par variation du temps écoulé entre des observations successives de la réponse de résonance magnétique nucléaire du premier élément. Le premier élément présent dans un composé particulier peut alors être déterminé par discrimination, avec rejet de la réponse de résonance magnétique nucléaire du même élément présent dans des composés différents.

Etant donné l'excellente sensibilité, l'appareil selon l'invention peut être réalisé sous forme peu encombrante et peut être utilisé pour la détection des mines terrestres non métalliques aussi bien que des explosifs disposés dans des lettres, etc.

Plus précisément, dans un mode de réalisation avantageux, l'invention met en oeuvre la réponse transitoire pour l'amélioration de la détection et la résolution des problèmes posés par un appareil de détection en régime permanent. Ces problèmes sont notamment la faible sensibilité du détecteur, les difficultés d'obtention d'un champ magnétique d'intensité convenable et l'homogénéité de l'échantillon suspect, de même que la difficulté de la séparation des signaux provenant de noyaux d'hydrogène présents dans des matières de support telles que le bois, les matières plastiques, la terre, etc. L'utilisation d'un appareil à réponse transitoire réduit la nécessité de l'utilisation de champsmagnétiquesayant une très bonne homogénéité. La dimension, le coût et la complexité de l'appareil peuvent alors être réduits.En outre, comme le couplage entre les noyaux d'une part ou entre les noyaux et le réseau d'autre part est relié au temps de relaxation, le signal transitoire de résonance magnétique nucléaire peut être analysé aisément pour la distinction entre les noyaux d'hydrogène présents dans une matiere solide (éventuellement l'explosif) et les noyaux d'hydrogène présents dans des matières-plastiques ou fluide, par exemple des matières à base aqueuse ou formées en pâte, telles que le bois, le papier ou une étoffe.

Un autre facteur d'échelle qui présente des difficultés importantes dans les techniques de résonance magnétique nucléaire mettant en oeuvre une réponse transitoire ou de régime permanent est la valeur extremement importante du temps de relaxation longitudinal ou spin-réseau, souvent observée dans de nombreux composés. Ces temps peuvent atteindre des valeurs de quelques dizaines de minutes et parfois exprimées en heures, dans le cas des matières solides. La détection de la réponse de résonance magnétique nucléaire de ces matières nécessite que cellesci restent dans un champ magnétique de polarisation, sans perturbation pendant un temps comparable au temps de rela xation spin-réseau avant l'analyse et l'observation.Le temps de relaxation présenté par ces matières est si important que la détection et la mesure par résonance magnétique nucléaire ne peuvent pas être utilisées autrement qu'au cours de recherches de laboratoire. Les applications pratiques ne sont pas possibles à cause de ce facteur d'échelle.

Le temps de relaxation longitudinale (désigné par la référence T1 dans la suite du présent mémoire) peut être réduit par mise en oeuvre de l'invention, dans le cas de composés choisis. On a découvert que le champ magnétique de polarisation appliqué à l'échantillon intéressant pouvait être réglé afin que deux éléments atomiques de l'échantillon présentent une réaction mutuelle. Par exemple, on peut considérer le cas d'une matière explosive contenant de l'azote et de l'hydrogène. On peut régler le champ magnétique de polarisation de manière que la séparation entre les niveaux d'énergie de Zeeman, pour le proton (noyau d'hydrogène) colncide avec celle des niveaux quadripolaires du système de spins de l'azote.

Dans certains composés, l'hydrogène et l'azote sont disposés par rapport au réseau de manière que le temps de relaxation T1 de l'hydrogène soit réduit, du fait du transfert d'énergie entre les noyaux d'azote et ceux d'hydrogène. Ce transfert est accentué par réglage de la fréquence de résonance magnétique nucléaire de l'hydrogène afin qu'elle coïncide pratiquement avec la fréquence de résonance quadripolaire nucléaire de l'azote.

L'invention permet en outre la discrùnination des réponses de résonance magnétique nucléaire données par des noyaux de même type mais dans des matières différentes. Dans un exemple simple, la réponse de résonance magnétique nucléaire des noyaux d'hydrogène dans une matière solide est différente de celle des noyaux d'hydrogène dans un liquide.

Dans un autre exemple, la réponse de résonance magnétique nucléaire de l'hydrogène dans certains explosifs peut être distinguée de celle de cet élément dans de nombreuses matières non explosives. Cette caractéristique est utile pour faire la distinction entre des matières de types différents, par exemple pour la détection des explosifs cachés.

La réponse de résonance magnétique nucléaire a une seconde constante de temps1 représentative de son comportement et qui est la constante de temps de relaxation spin-spin ou transversale, appelée T2 dans la suite du présent mémoire. On constate qu'il est très souhaitable que le temps de réponse longitudinale ou T1 de la plupart des éléments soit recherché à la place de la détection de la constante de temps T2. L'invention atteint sont object de façon originale car elle permet de modifier et réduire la constante T1 dans des matieres choisies à une valeur plus faible si bien que la réponse peut être obtenue plus rapidement. Cette caractéristique permet la distinction de la réponse de résonance magnétique nucléaire de diverses matières par rapport à d'autres. Ainsi, le spectre caractéristique de diverses matières explosives peut être reconnu de façon rapide et immédiate.

Dans une variante, le champ magnétique reste constant, et le temps compris entre des réponses successives de résonance magnétique nucléaire tirées de l'échantillon, varie. Des composés ayant des temps différents de relaxation Tt peuvent ainsi être séparés par mise en oeuvre du mode de réalisation de l'invention. Pour un élément donné présent dans un composé particulier, la réponse varie avec le temps écoulé entre les observations successives du temps de réponse.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'exemples de réalisation et en référant aux dessins annexés sur lesquels
la figure 1 est un diagramme synoptique en partie sous forme schématique d'un appareil d'analyse d'échantillon selon l'invention ;;
la figure 2 est un diagramme des temps illustrant l'obtention d'un signal accentué
la figure 3 est un diagramme synoptique détaillé représentant un dispositif d'analyse de données ou résultats
la figure 4 est un graphique représentant, en ordonnées, la variation du signal de sortie, en fonction du temps porté en abscisses, pour divers produits chimiques présentant des temps différents de relaxation
la figure 5 est un graphique représentant la variation de l'intensité du champ magnétique, portée en ordonnées, en fonction du temps porté en abscisses, cette figure montrant la mise en oeuvre d'essais d'analyse de diverses matières explosives à l'aide d'un champ magnétique variant au cours du temps ; et
la figure 6 est un graphique représentant les variations de la fréquence, en ordonnées, en fonction de l'intensité du champ magnétique, en abscisses, cette figure indiquant plusieurs fréquences auxquelles une coin- cidence apparat.

L'appareil et le procédé selon l'invention mettent en oeuvre une technique perfectionnée de détection de résonance magnétique nucléaire. Dans un premier mode de réalisation, un premier et un second élément, en présence l'un de l'autre, sont analysés dans un échantillon qui peut être un explosif. Un champ magnétique est appliqué à l'échantillon suspect pendant l'analyse de celui-ci, contenant les deux éléments. Lorsque le premier élément a un moment dipolaire magnétique nucléaire, il présente une résonance magnétique nucléaire à une fréquence proportionnelle à un champ magnétique appliqué extérieurement.Dans l'appareil de la figure 1, le champ magnétique est réglé à une intensité telle que la fréquence de résonance magnétique nucléaire du premier élément coïncide avec la fréquence de résonance quadripolaire nucléaire du second élément si bien que le couplage entre les noyaux d'espèces différentes est accru et permet une réduction mesurable du temps de relaxation T 1. Dans ces conditions, l'énergie est échangée plus librement et rapidement entre les deux éléments. Ce phénomène provoque une réduction du temps T1 de l'un des éléments et parfois des deux.

L'invention met en oeuvre cette caractéristique pour la réduction du temps nécessaire à la détection d'une réponse de résonance magnétique nucléaire et elle permet la séparation de la réponse de résonance magnétique nucléaire due à des noyaux présents dans certaines matières choisies, par rapport à la réponse de résonance magnétique nuclaire donne par des noyaux de même type mais présents dans des matières différentes et habituellement plus courantes. I1 faut se rappeler que l'amplitude de la réponse de résonance magnétique nucléaire dépend de la quantité ou de la concentration des noyaux, de leur nature et d'autres facteurs d'échelle.La réponse est aussi fonction du temps pendant lequel l'échantillon est resté dans un champ magnétique approprié avant l'analyse, ce temps étant rapporté à la constante de temps T1. il faut un certain temps pour que les noyaux s'alignent sur le champ magnétique, de manière que les effets de résonance magnétique nucléaire obtenus soient les plus grands possible.

L'augmentation du temps provoque normalement l'alignement d'un plus grand nombre des noyaux sur le champ de polarisation. Le champ électromagnétique alternatif produit par l'émetteur, lors de l'obtention de réponses de résonance magnétique nucléaire de l'échantillon, provoque une perturbation de l'alignement nucléaire. Cette perturbation peut être importante. Le réalignement nécessaire à l'obtention d'une réponse appréciable de résonance magnétique nucléaire dans des analyses ultérieures est limité par la constante de temps des noyaux. Lorsqu'on essaie d'analyser de façon répétée la réponse de résonance magnétique nucléaire de l'échantillon, an cours d'essais séparés par des intervalles de temps courts par rapport à la constante de temps T1, le signal de résonance magnétique nucléaire obtenu est fortement réduit. L'appareil 4e la figure 1 permet la variation de la constante de temps des noyaux, de manière réglée, afin que le temps nécessaire à l'obtention d'une réponse de résonance magnétique nucléaire d'amplitude utile soit réduit si bien que la réponse provenant des noyaux présents dans une matière choisie est accentuée. Lorsque l'échantillon est placé dans un champ magnétique dont l'intensité est telle que la fréquence de résonance magnétique des noyaux à détecter coïncide avec la fréquence de résonance quadripolaire de noyaux d'un second type présents dans le même composé, la constante de temps T1 despremiers noyaux peut être réduite d'un facteur appréciable.Dans l'appareil de la figure 1, le champ magnétique appliqué aux composés à analyser est modifié afin que la matière subisse un champ d'intensité telle que la coincidence des fréquences de résonance magnétique et de résonance quadripolaire nucléaires apparaisse dans le composé.

Le champ ayant une telle intensité est maintenu pendant un temps long par rapport à la constante réduite T1 de temps du composé afin que l'effet soit maximal. La réponse de résonance magnétique nucléaire présentée par les noyaux choisis du composé, est alors analysée. Après exposition du composé à un champ magnétique ayant une seconde intensité différente, pendant un temps court par rapport à la constante de temps T1 des noyaux dans le champ ayant cette intensité, la réponse de résonance magnétique des noyaux choisis est à nouveau analysée. La réponse obtenue après exposition au champ ayant la première intensité est alors comparée à la réponse obtenue après exposition au champ ayant la seconde intensité.Lorsque le composé a des fréquences de résonance magnétique et de résonance quadripolaire nucléaires qui colncident pour les champs ayant les deux intensités, ce phénomène est révélé par une différence entre la première et la seconde réponse de résonance magnétique nucléaire, indiquée par comparaison.

L'appareil de la figure 1 peut aussi être utilisé avec maintien du champ magnétique à une valeur constante, et par interrogation de l'échantillon à l'aide d'impulsions ayant une haute fréquence qui peut être modifiée. Le temps de relaxation T1 varie dans le cas de certains composés, et la variation de temps entre les analyses indique la présence d'un composé particulier.

Sur la figure 1, la référence 10 désigne un appareil de détection par résonance magnétique nucléaire réalisé.selon l'invention. Cet appareil d'analyse comporte un support 12 d'échantillon qui est entouré par une bobine 14. Celle-ci est reliée à un circuit 16 de couplage, ce dernier et la bobine permettent le traitement de signaux à haute fréquence.

Un émetteur 18 est relié au circuit 16 de couplage. Un récepteur 20 des fréquences intéressantes est relié de manière analogue au circuit de couplage. Le récepteur 20 forme un signal de sortie qu'il transmet à un circuit discriminateur 22 qui est lui-même relié à un dispositif 24 d'affichage. Le fonctionnement synchronisé de tout l'appareillage est assuré par un circuit 26 de séquence. Ce dernier forme un signal transmis par un conducteur à l'émetteur 18, si bien que celui-ci est déclenché et forme une impulsion de sortie. L'événement synchronisé est alors transmis au circuit discriminateur 22 et au dispositif 24 d'affichage. Le circuit 26 de séquence est aussi relié à une commande 30 d'un électroaimant. Celle-ci crée un courant continu de niveau convenable provoquant la création d'un champ magnétique entre les pôles d'un aimant 32 de grande dimension.Cet aimant 32 a un enroulement 34 qui est relié à la commande 30. Le courant dans l'enroulement détermine la valeur du champ magnétique entre les pièces polaires opposées ou en regard de l'aimant.

On considère maintenant le fonctionnement de l'appareil décrit, en référence au diagramme des temps de la figure 2, représentant différents signaux. Initialement, l'aimant 32crée un champ magnétique fixe. Ce champ est réglable et peut prendre différentes valeurs mais il s'agit d'un champ continu. I1 s'agit aussi d'un champ de valeur faible, par exemple pouvant atteindre au maximum une valeur de l'ordre du tesla. On note que l'amplitude de la réponse du signal de résonance magnétique nucléaire dépend de la durée d'aimantation subie par l'échantillon.

Comme décrit précédemment, les phénomènes de résonance magnétique nucléaire apparaissent dans un champ magnétique fixe, ce champ étant appliqué par l'aimant 32.

Le signal de résonance magnétique nucléaire nécessite en outre un champ magnétique à haute fréquence, perpendiculaire au champ magnétique fixe ou constant. A cet effet, la bobine 14 a un axe sensiblement perpendiculaire aux lignes de flux magnétique formées entre les deux pôles de l'aimant 32.

La vitesse d'alignement des noyaux dans l'echan- tillon est indiquée par la constante de temps T 1. Ainsi, lorsque l'échantillon est placé dans le champ magnétique et lorsque celui-ci est appliqué, l'amplitude de la re- ponse prévue de résonance magnétique nucléaire augmente en fonction de la durée. Le signal d'amplitude maximale n'est obtenu qu'après une exposition constante au champ magnétique pendant une période qui correspond à plusieurs fois le temps T1.

Suivant l'étroitesse du couplage de l'élément au réseau dans lequel il se trouve, l'alignement sur le champ varie au cours du temps. Les éléments très liés s'alignent lentement et nécessitent des centaines de secondes pour que l'alignement' correspondant à une constante de temps (63 %) soit obtenu. En outre, chaque interrogation a un effet perturbateur. Le champ a haute fréquence déclenche une précession vers les lignes de forces à haute fréquence, depuis les positions azimutales dis persées de façon aléatoire des noyaux des éléments qui ont été alignés antérieurement par le champ magnétique.Ainsi, chaque impulsion à haute fréquence est une perturbation de l'alignement et en conséqusnce la transmission d'impulsions excessives sous forme de salves à haute fréquence, est nuisible à l'obtention du résultat.

L'échantillonnage du signal de réponse par résonance magnétique nucléaire est obtenu par l'émetteur 18 qui transmet des salves d'impulsions relativement importantes à la bobine 14 par l'intermédiaire du circuit 16 de couplage. Ce dernier isole le récepteur 20 par rapport à l'émetteur pendant l'impulsion d'interrogation et est destiné à recevoir le signal de réponse et à le coupler au récepteur 20. Chaque salve émise perturbe de façon importante l'alignement nucléaire obtenu antérieurement et en conséquence, le réalignement doit recommencer ensuite en vue de la préparation d'une autre impulsion à haute fréquence. De cette maniere, le temps pendant lequel une réponse de résonance magnétique nucléaire d'amplitude maximale (proportionnelle à l'alignement) peut être atteinte est allonge.Ainsi, un échantillonnage excessif va à son propre encontre car le temps nécessaire à l'ob- tention d'un alignement poussé est accru. Le processus d'alignement doit recommencer entièrement à la suite de toute perturbation de l'alignement provoquée par la salve émise, appliquée à la bobine 14.

Une existe une relation entre le champ magnétique de l'aimant 32 et la fréquence du champ formé par la bobine 14. Cette relation est exprimée par l'équation
fréquence = k x H la fréquence étant celle de l'émetteur, k étant une constante et H étant l'intensité du champ magnétique statique.

La sélection d'une valeur de l'intensité du champ magnétique permet l'obtention d'une fréquence particulière pour la résonance magnétique nucléaire de l'élément excité. L'intensité du champ est réglable afin que la fréquence de résonance magnétique nucléaire soit variable.

Le réglage est favorable à l'analyse pourvu que le réglage de l'intensité ssu champ soit réalisé en vue de la détermination et de l'adaptation de la fréquence au second élément de l'échantillon en mode de résonance quadripolaire nucléaire.

Si l'on suppose que le premier élément est présent avec un second élément capable de présenter une ré sonance quadripolaire nucléaire, les deux fréquences sont adaptées afin qu'elles soient égales. Le mode de résonance quadripolaire d'excitation n'est pas applicable à tous les éléments. I1 est limité à ceux qui ont un spin nucléaire supérieur à 1/2, notamment aux isotopes du chlore, de l'iode, de l'azote et d'autres éléments. I1 s'agit finalement de phénomènes à fréquence fixe. La fréquence de résonance quadripolaire nucléaire peut être légèrement modifiée par des champs magnétiques externes, mais elle ne peut pas être accordée dans une grande mesure par un dispositif extérieur comme la fréquence de résonance magnétique.Elle existe préalablement, et le fréquence dépend des champs électriques internes de la structure moléculaire de la matière. En conséquence, le champ magnétique est modifié afin que la fréquence de résonance magnétique nucléaire varie. La fréquence de résonance quadripolaire du second élément, présent très près du premier dans le réseau, est fixe et la fréquence de résonance magnétique est réglée afin qu'elle donne un accord. Le couplage entre le premier et le second élément est obtenu de manière que l'énergie s'échange entre les éléments et accélère l'alignement du premier élément. L'accord de fréquence n'est pas obligatoirement parfait, mais la vitesse d'alignement augmente lorsque l'accord est amélioré. La résonance quadripolaire nucléaire est propre à la matière du réseau et elle ne dépend pas essentiellement d'une stimulation extérieure.Lorsque le mode de résonance magnétique nucléaire d'excitation du premier élément est obtenu, il existe un échange entre les deux éléments, si bien que de l'énergie est échangée entre eux et provoque la modification du temps de relaxation longitudinale du premier élément. Ce temps est représenté dans la suite du présent mémoire par la référence T3. Il constitue ainsi le temps modifié de relaxation longitudinale.

On considère maintenant un exemple de relation entre deux éléments. Dans un échantillon de l'explosif connu sous le nom de cyclonite, l'azote 14 a trois groupes de fréquences auxquels la résonance quadripolaire nucléaire se manifeste, l'un compris entre 1,830 et 1,733 MHz, un second compris entre environ 3,359 et 3,410 MHz et un troisième compris entre environ 5,192 et 5,240 MHz. La fréquence de résonance magnétique nucléaire de l'hydrogène dans la cyclonite, correspondant à ces trois plages de fréquences de résonance quadripolaire nucléaire, est obtenue pour des intensités du champ magnétique d'environ 0,04, 0,08 et 0,12 T respectivement. On obtient ces résultats pour l'hydrogène et l'azote lorsqu'ils sont présents tous deux dans la cyclonite, par utilisation de l'isotope de l'azote ayant une masse moléculaire de 14.On note que, dans la cyclonite, chaque fréquence ne correspond pas une fréquence unique de résonance mais correspond à un ensemble de plusieurs fréquences étroitement groupées. Par exemple, les fréquences indiquées précédemment sont des plages comprenant aux moins deux fréquences dans chaque groupement. Bien qu'il puisse exister des fréquences plus élevées auxquelles la résonance magnétique nucléaire d'un élément corresponde à la résonance quadripolaire nucléaire d'un autre élément, l'utilisation des fréquences les plus basses indiquées précédemment peut être plus commode, mais des fréquences plus élevées de recoupement donnent une meilleure réponse de résonance magnétique nucléaire.

Comme l'indique les résultats déjà obtenus, il existe plusieurs fréquences dans la cyclonite pour lesquelles il existe des transferts d'énergie entre les atomes d'hydrogène et d'azote. La relation entre la fréquence de résonance magnétique nucléaire de l'hydrogène dans la cyclonite et l'intenaité du champ magnétique est ainsi représentée sur la figure 6 avec les régions de recoupements dans lesquelles il y a coincidence avec les fréquences de résonance quadripolaire nucléaire de l'azote 14. Ces recoupements sont indiqués par les accolades. L'étalement des raies de résonance quadripolaire est dA à l'effet Zeeman dl à l'intensité du champ magnétique.

On considère maintenant la figure 2 qui repré sente plusieurs événements synchronisés. I1 s'agit d'un diagramme des temps. La référence 40 désigne un premier niveau de champ magnétique, appliqué à l'échantillon par l'aimant 32, comme indiqué par la courbe C. De préférence, un champ magnétique constant est utilisé pour le moment.

L'émetteur 18 forme une première salve 42 d'impulsions à haute fréquence, de durée spécifiée comme indiqué par la courbe A du signal de l'émetteur. Après une pause, une autre salve 44 est transmise par l'émetteur. Par exemple, la durée des salves peut être de l'ordre de 10 ps et la durée des pauses entre salves peut être analogue. Après application des deux salves, le récepteur 20 forme une impulsion 46 de sortie qui apparaît après la seconde impulsion comme indiqué sur la courbe B qui représente le signal de sortie du récepteur. Cette impulsion 46 est représentative du signal d'écho de résonance magnétique nucléaire provenant d'un élément unique de la matière présente dans le champ. Jusqu'à présent, l'effet de résonance quadripolaire nucléaire du second élément n'est pas encore entré en jeu.

On suppose que les impulsions 42 et 44 ont une durée et une amplitude fixes, à une fréquence commune. Ensuite, l'excitation suivante est appliquée à l'échantillon.

Le niveau 48 identifie un niveau différent d'intensité du champ magnétique. Ce champ fixe mais différent agit sur l'échantillon qui contient le premier et le second élément qui sont intimement mélangés l'un avec l'autre. I1 s'agit du niveau de champ magnétique qui porte la fréquence de résonance magnétique nucléaire du premier élément à une valeur adaptée à la fréquence de résonance quadripolaire nucléaire du second élément.

L'intensité du champ est ramenée alors au niveau 40 et l'écho de résonance magnétique nucléaire est obtenu par les impulsions émises d'interrogation représentées par la salve 50 et une seconde salve portant la référence 52. Les impulsions 50 et 52 sont identiques aux impulsions 42 et 44 par leur fréquence, leur niveau d'énergie, leur espacement et leur longueur. Le signal de sortie du récepteur est un signal 54 de résonance magnétique nucléaire agrandi ou accentué, lorsqu'une matière ayant les caractéristiques décrites dans le paragraphe précédent, est présente dans l'échantillon analysé.Ce signal est accentué du fait du couplage entre le premier et le second élément à un niveau 48 du champ qui réduit la constante de temps T1 à la valeur T3 et permet ainsi un meilleur alignement ou une meilleure polarisation des noyaux du premier élément pendant la période séparant la paire de salves 42 et 44 de la paire de salves 50 et 52, par rapport à l'alignement obtenu pendant la période comprise entre la première application du champ 40 et la première paire de salves 42 et 44. L'amplitude accrue est représentative de l'augmentation de l'amplitude dé l'écho de résonance magnétique nucléaire. Le diagramme des temps de la figure 2 représente ainsi un signal reçu accentué.

Cette accentuation est le résultat de la polarisation accrue dans le premier élément, pendant le temps disponible du fait du raccourcissement du temps de relaxation, dt à l'accord des fréquences de résonances magnétique et quadripolaire. La fréquence de résonance quadripolaire du second élément et la fréquence de résonance magnétique du premier élément sont accordées et l'énergie se transmet alors facilement entre les deux éléments. Il faut noter que la fréquence de résonance magnétique nucléaire varie avec l'intensité du champ. De façon générale, la fréquence de résonance quadripolaire nucléaire ne varie que peu sous l'action de stimuli extérieurs et elle est fixée par la structure moléculaire de l'élément.

L'amplitude détectable de résonance magnétique nucléaire est très faible au début de l'application du champ magnétique car l'alignement initial des noyaux dans le champ est très faible. La vitesse d'alignement est reliée à la définition du temps de relaxation spin-réseau T 1. Comme l'amplitude initiale est faible, la détection d'un signal de résonance magnétique nucléaire à ce moment peut être difficile.

Comme indiqué sur la figure 2, le champ magnétique est ramené au niveau 40. Deux autres salves sont alors appliquées à la bobine 14 à nouveau par l'émetteur.

Ce sont les salves 56 et 58 sur la figure 2. Le récepteur donne à nouveau une impulsion 60 de sortie. On l'a représentée avec une amplitude réduite. Ce phénomène est le résultat du petit réalignement des noyaux obtenu dans le court intervalle de temps, comparé au temps de relaxation écoulé depuis la dernière perturbation, c'est-a-dire la paire d'impulsions 50, 52. I1 faut noter que, dans la période comprise entre les paires 50, 52 et 56, 58, l'intensité du champ magnétique est telle que les fréquences de résonance magnétique d'un élément et de résonance quadripolaire de l'autre élément ne coSncident pas, et le temps de relaxation n'est pas réduit.

Il faut noter que le temps t1 compris entre la paire d'impulsions 42, 44 et la paire d'impulsions 50, 52 peut être le même que la période t2 comprise entre les paires d'impulsions 50, 52 et 56, 58. Pendant cette période tl, les noyaux ont un alignement ou une polarisation accru car la constante de temps T1 est réduite à une valeur T3. Cette réduction est obtenue du fait du couplage accru des noyaux du premier élément avec ceux du second élément lorsque l'intensité du champ magnétique est telle que la fréquence de résonance magnétique nucléaire du premier élément coïncide avec la fréquence de résonance quadripolaire nucléaire du second élément comme décrit précédemment.La valeur de la constante de temps T3 peut être bien plus faible que celle de la constante T1, et l'alignement nucléaire est alors réalisé bien plus rapidement, avec cette constante de temps réduite, que dans le cas de la plus grande constante de temps. La sélection des temps tl et t2 afin qu'ils soient courts par rapport à la constante de temps T1 mais longs par rapport à la constante de temps T3, permet l'obtention d'un alignement nucléaire, dans l'intervalle de temps tl, bien supérieur à celui qui a lieu pendant la période t2. De cette manière, le signal 54 d'écho de résonance magnétique nucléaire est supérieur au signal 60 d'écho, lorsquelamatière contient un composé dans lequel l'intensité du champ magnétique 48 provoque une réduction de la constante de temps T1 comme indiqué précédemment.Les deux signaux 54 et 60 de résonance magnétique, obtenus avec des matières qui ne contiennent pas un composé présentant ces caractéristiques, ont des amplitudes très proches. La comparaison des amplitudes des deux signaux donne une information sur la présence du composé intéressant dans la matière analysée.

On se réfère maintenant à la figure 3 qui représente plus en détail le circuit discriminateur. Celuici est déclenche par le circuit 26 de séquence. I1 reçoit un signal d'entrée provenant du circuit récepteur 20, ce signal parvenant à trois amplificateurs analogues et même identiques formant des circuits d'échantillonnage et de maintien. Chaque amplificateur est mis en fonctionnement par un générateur d'impulsions. Ainsi, les générateurs d'impulsions 62, 64 et 66 sont reliés respectivement aux amplificateurs 72, 74 et 76. Le premier et le second amplificateurs sont reliés à un premier comparateur 68.

Un second comparateur 70 est relié auxsecond et troisième amplificateurs. Les comparateurs mesurent la différence entre les signaux des amplificateurs formant circuits d'échantillonnage et de maintien et transmettent des signaux de sortie à deux circuits conformateurs 78 et 80. Ceux-ci alimentent à leur tour des dispositifs indicateurs 82 et 84.

Comme indiqué sur la figure 2, le circuit 26 de séquence déclenche les gnérateurs d'impulsions d'échantillonnage afin que les échantillons soient prélevés suivant une séquence synchronisée représentée par les formes d'onde 86, 88 et 90 de la figure 2, ces formes d'onde, repérées par les références D, E et F sur la figure'2 correspondant aux échantillonnages 1, 2 et 3 respectivement. Ces signaux sont ceux qui parviennent aux entrées des comparateurs.

Etant donné le fonctionnement synchronisé des amplificateurs d'échantillonnage et de maintien, les signaux sont transmis pour la comparaison avec des propriétés connues permettant l'identification de la présence d'un composé particulier dans l'échantillon analysé.

Dans le cas d'explosifs divers, il est avantageux que le signal transmis dépende de la constitution chimique et cristalline des explosifs. Le temps de relaxation de plusieurs explosifs est relativement long. Cette caractéristique est indiquée sur la figure 4 qui montre comment la réponse varie. Les ordonnées de cette figure représentent l'amplitude de crête de la réponse magnétique nucléaire de l'hydrogène par décroissance inductive libre, suivant une salve unique d'énergie convenable à haute fréquence provenant de l'émetteur. Une courbe analogue correspond à l'écho de résonance magnétique nucléaire suivant une double salve d'impulsions comme décrit précé- demment. La figure 4 montre ainsi comment la réponse de résonance magnétique nucléaire de l'hydrogène augmente en fonction du temps.Le temps indiqué est celui qui suit une première exposition de l'échantillon au champ magnétique ou le temps coulé après la première salve de désorientation de l'émetteur. Dans le cas de la cyclonite, on a aussi représenté la courbe avec un facteur multiplicatif de 10 pour l'échelle. I1 faut noter que la réponse est si lente que le temps écoulé ne permet pas habituellement l'utilisation des techniques de détection par resonance magnétique nucléaire, si l'accentuation de la réponse obtenue selon l'invention n'est pas utilisée. En d'autres termes, l'accentuation selon l'invention est presque essentielle pour la détection de la cyclonite en une période raisonnablement courte.Sur la figure 4, les référencesHMT et TNT désignent respectivement l'hexaméthylènetétramine et le trinitroto luène.

La figure 5 représente une impulsion synchronisée et conformée du champ magnétique (niveau 48 sur la figure 2) donnant des recoupements des niveaux pour la fréquence de résonance magnétique nucléaire, avec les réponses rela tivement fixes de résonance quadripolaire nucléaire dans le cas de divers explosifs qui comportent des composés contenant au moins de l'hydrogène et de l'azote. La figure 5 indique l'intensité du champ magnétique, en ordonnées, pour les recoupements de niveaux. Sur la figure 5, le champ magnétique est exprimé en tesla et il varie par paliers afin qu'il ait les niveaux indiqués.Lorsqu'il varie, il prend diverses intensités indiquées sur la courbe de décroissance, la fréquence de résonance magnétique nucléaire de l'hydrogène étant égale à la fréquence de résonance quadripolaire nucléaire de l'azote à ces intensités, pour les composés explosifs indiqués, c'est-à-dire la cyclonite, le trinitotoluène TNT, et le tétranitrate de pentaérythritol PETN. La courbe montre comment la fréquence de résonance magnétique nucléaire des noyaux d'hydrogène est rendue égale aux fréquences de résonance quadripolaire nucléaire des noyaux couplés d'azote dans le composé, les noyaux étant alignés après un court intervalle de temps afin qu'ils permettent la détection.

On se réfère à nouveau à la figure 2 pour l'explication d'une autre possibilité de discrimination selon laquelle le temps de relaxation de l'élément intéressant n'est pas modifié, car c'est la réponse du récepteur, représentée sur le diagramme, qui est prise en considération. On suppose que l'échantillon contient un élément qui doit être détecté. L'élément a un temps spécifié de relaxation qui est relativement long par rapport à celui des matières perturbatrices qui peuvent être présentes. Le temps compris entre le premier doublet 42, 44 et le second 50, 52 est rendu long par rapport au temps de relaxation. Le temps compris entre la salve du second doublet et la salve du troisième doublet est inférieur au premier temps et de préférence inférieur à la constante de temps T1 de la matière à analyser.

L'amplitude de la réponse de résonance magnétique nucléaire suivant la salve du second doublet est maximale alors que l'amplitude suivant la salve du troisième doublet peut être relativement faible. Les deux réponses reçues qui diffèrent permettent une discrimination.

L'appareil représenté sur la figure 3 est utilisé pour l'obtention de cette mesure. La fréquence choisie pour la salve du doublet de l'émetteur est telle que les noyaux à détecter sont en résonance lorsque le champ magnétique se trouve au niveau 40 représenté sur la figure 2. L'intensité différente 48 du champ magnétique n'est pas nécessaire selon cette technique de discrimination.

Le procédé et l'appareil selon l'invention, décrits précédemment, ont essentiellement des applications pour la détection des explosifs, mais ils conviennent aussi à la détection de la présence d'élements dans d'autres types de composés. Ils donnent tout à fait satisfaction dans le cas des matières minérales. Les matières organiques ne présentent cependant pas de difficultés.

Un exemple de matière non explosive qui peut être détectée, correspondant à un autre couplage hydrogène-azote est l'hexaméthylenetétramìne.

L'invention donne des résultats qui peuvent être comparés aux spectres caractéristiques de composés chimiques choisis. Bien qu'il puisse apparaître une certaine ambiguité, pour la détection des explosifs, cette ambiguité ne pose pas de problème. Ainsi, la cyclonite peut avoir un spectre analogue à celui d'un composé non explosif. Lors de l'utilisation de l'appareil et du procédé pour la recherche de bombesou analogue, il est sage de considérer que le composé non explosif est en fait un explosif. Ce comportement ne nécessite pas une abondance de précautions et, dans cette mesure, l'ambiguité peut ne pas être bien commode mais elle n'est certainement pas dangereuse. I1 est plus important de noter que cette ambiguité est extrêmement improbable lors de l'inspection des paquets, des lettres et des autres envois.En conséquence, l'existence d'ambiguité possible dans les résultats n'est pas significative. Ce qui compte est que la cyclonite a un spectre caractéristique, en ce qui concerne les paramètres de couplage mutuel de résonance magnétique nucléaire et de résonance quadripolaire entre l'hydrocjène et l'azote dans l'explosif. Néanmoins, d'autre éléments des matières peuvent être excités et analysés. L'analyse de l'hydrogène et de l'azote seulement n'est pas non plus nécessaire. Les essais peuvent être réalisés pour la détermination d'hydrogène et d'azote puis réalisés à nouveau pour l'analyse de l'interaction de l'hydrogène et du chlore, etc. Dans tous les cas, un spectre caractéristique différent peut être formé et comparé à des références obtenues par des mesures en laboratoire.

On considère maintenant des résultats d'analyses représentativescorrespondant à l'égalité de la fréquence de résonance magnétique nucléaire de l'hydrogène et de la fréquence de-résonance quadripolaire nucléaire de l'azote 14 pour plusieurs matières.

Substance Champ en tesla Fréquence en mégahertz
cyclonite 0,122 5,2
cyclonite 0,079 3,4
cyclonite 0,042 1,8
PETN 0,021 0,9
PETN 0,012 0,5
PETN 0,0104 0,4
TNT 0,0204 0,87
HMT 0,0185 0,79
Les explosifs indiqués précédemment peuvent être balayés par l'impulsion magnétique conformée dans le temps, représentée sur la figure 5 et représentative d'une plage de variations ou de niveaux d'intensité. Les variations de l'intensité du champ assurent l'interrogation pour les explosifs indiqués. L'hexaméthylènetétramine HMT n'est pas un explosif et elle n'est incorporée que pour la représentation de la réponse d'une matière non explosive.

En fait, le spectre caractéristique d'un composé ou d'un mélange de deux éléments (un élément ayant un isotope Ca- pable de présenter une résonance quadripolaire nucléaire) peut être analysé. Le spectre caractéristique est obtenu rapidement et il peut être acilement comparé au résultat prévu. Au cours des essais, la résonance magnétique nucléaire de l'hydrogène à 0,0587 T correspond à une fréquence d'environ 2,5 MHz. La fréquence n'est pas primordiale pour l'analyse d'autres éléments à résonance quadripolaire nucléaire couplés et en conséquence peut avoir une valeur quelconque, par exemple comprise entre 2,0 et 5,0 MHz. On ne doit pas choisir cette fréquence en con- cidence avec la fréquence de résonance quadripolaire nucléaire d'une matière à détecter afin que la discrimination soit la meilleure. Lorsque seule la réduction du temps de relaxation est souhaitable, elle peut être choisie en colncidence avec la fréquence de résonance quadripolaire nucléaire. L'explosif peut être à base de dynamite.

Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux appareils et procédés qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs sans sortir du cadre de l'invention.

Claims (48)

REVENDICATIONS

1. Appareil de détection magnétique de la présence d'ur composé, ledit appareil étant caractérisé en ce qu'il comprend un premier dispositif à aimant destiné à former un champ magnétique constant lui-même destiné à être appliqué à un échantillon contenant le composé suspect, une bobine à haute fréquence destinée à créer un champ magnétique à haute fréquence agissant en direction sensiblement perpendiculaire à celle du champ magnétique constant, un émetteur relié à la bobine à haute fréquence et destiné à créer un salve d'impulsions émises ayant une fréquence, une amplitude et une durée spécifiées, cette salve étant destinée à être appliquée à l'échantillon, un récepteur relié à la bobine à haute fréquence et destiné à former une tension de sortie proportionnelle à la réponse de résonance magnétique des noyaux d'un premier élément présent dans le composé, et une commande destinée à régler l'intensité du champ magnétique du premier dispositif à aimant.

2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le récepteur est relié à un dispositif de comparaison d'amplitudes.

3. Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que le disposltif de comparaison est relié à un indicateur

4. Appareil selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que le dispositif de coaparaison comprend des amer plificateursd'échantillonnage et de maintien.

5. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le récepteur est relié à un premier, un second et un troisième amplificateur d'échantillonnage et de maintien, et l'appareil comprend en outre un premier, un second et un troisième générateurs de synchronisaton destinés à assurer la commutation des amplificateurs d'échantillonnage et de maintien suivant une séquence synchronisée, l'appareil comprenant en outre un dispositif de comparaison, relié aux amplificateurs dont il reçoit les signaux de sortie suivant une séquence synchronisée sous la com mande des générateurs de synchronisation, afin qu'il forme des signaux de sortie, dus aux comparaisons et représentatifs des signaux de résonance magnétique nucléaire reçus en provenance du premier élément, pour des intensités magnétiques différentes appliquées par le dispositif à aimant.

6. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif commandé par le signal de sortie du récepteur et destiné à indiquer une reduction du temps de relaxation du premier élément.

7. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la commande destinée à régler le champ magnétique est destinée à provoquer le changement de l'intensité du champ magnétique entre deux ou plusieurs niveaux choisis, et à maintenir cette intensité à chaque niveau pendant une période choisie.

8. Appareil selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que le dispositif de comparaison est réglable afin qu'il soit sensible à la différence entre l'amplitude du signal de résonance magnétique nucléaire provenant du premier élément, pour une première intensité du champ magnétique, et l'amplitude du signal de résonance magnétique nucléaire provenant du premier élément, pour une seconde intensité du champ magnétique.

9. Appareil selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que le dispositif de comparaison est réglable afin qu'il soit sensible à la différence entre l'amplitude de la réponse de résonance magnétique nucléaire suivant une première salve d'impulsions émises et l'amplitude de la réponse de résonance magnétique nucléaire qui suit une seconde salve d'impulsions émises.

10. Appareil selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que l'intensité du champ magnétique, réglée par la commande pendant la première salve d'impulsions de l'emetteur, correspond à un premier niveau, l'in tensité du champ magnétique est alors changée afin qu'elle corresponde à un second niveau et qu'elle reste à ce ni veau pendant une période choisie, et l'intensité du champ est alors ramenée au premier niveau de l'intensité et la seconde salve d'impulsions émises est alors créée par l'émetteur.

11. Appareil selon la revendication 10, caractérisé en ce que la première intensité du champ magnétique est telle que la fréquence de résonance magnétique nucléaire d'un premier élément présent dans l'échantillon est à peu égale à la fréquence de l'émetteur et se trouve dans la plage de fréquences du récepteur, et la seconde intensité du champ magnétique rend la fréquence de résonance magnétique nucléaire d'un premier élément à peu près égale à la fréquence de résonance quadripolaire nucléaire d'un second élément mélangé au premier dans l'échantillon.

12. Appareil selon la revendication 10, caractérisé en ce que la première intensité du champ magnétique est telle que la fréquence de résonance magnétique nucléaire du premier élément dans l'échantillon est à peu près égale à la fréquence de l'émetteur et se trouve dans la plage de fréquences du récepteur, et est aussi à peu près égale à la fréquence de résonance quadripolaire nucléaire du second élément mélangé au premier dans l'échantillon, et le niveau de la seconde intensité du champ magnétique est tel que la fréquence de résonance magnétique nucléaire du premier élément est différente de la fréquence de résonance quadripolaire nucléaire du second élément.

13. Appareil selon la revendication 10, caractérisé en ce que le niveau de la seconde intensité du champ magnétique est modifié par la commande sur une plage d'intensités spécifiées.

14. Appareil selon la revendication 13, caractérisé en ce que le niveau de la seconde intensité du champ magnétique est modifié sur une plage d'intensités et reste auxdits niveaux choisis d'intensités pendant des périodes choisies.

15. Appareil selon l'une des revendications 1 et 10, caractérisé en ce que la plage de variations de l'intensite du champ magnétique assure la correspondance de la plage de fréquences de résonance magnétique nucléaire du premier élément et de la fréquence de résonance quadripolaire nucléaire du second élément dans ltechantillon.

16. Appareil selon la revendication 14, caractérisé en ce que les intensités choisies du champ magnétique sont telles que la fréquence de résonance magnétique nucléaire du premier élément est à peu près égale à la fréquence de résonance quadripolaire nucléaire d'un ou plusieurs autres éléments de l'échantillon.

17. Appareil selon l'une quelconque des revendications i 6, caractérisé en ce que l'émetteur est destiné à créer au moins deux salves d'impulsions avec une fréquence, une amplitude et une durée spécifiées, ces salves agissant sur l'échantillon.

18. Appareil selon la revendication 17, caractérisé en ce que l'émetteur forme des salves d'impulsions sous forme de doublets.

19. Appareil selon la revendication 17, caractérisé en ce que la première salve émise est suivie par une seconde salve, et la période séparant la première salve de la seconde est choisie de manière que les amplitudes des réponses de résonance magnétique nucléaire suivant chacune des salves soient différentes.

20. Appareil selon la revendication 17, caractérisé en ce que la période comprise entre une première et une seconde salve est différente de la période comprise entre la seconde et une troisième salve afin que l'ampli- tude de la réponse de résonance magnétique nucléaire suivant la troisième salve soit différente de celle qui suit la seconde salve.

21. Appareil selon l'une quelconque des revendication.

17 à 20, caractérisé en ce que les salves d'impulsions se répètent suivant une séquence telle que les périodes comprises entre les salves consécutives alternent entre des valeurs choisies.

22. Appareil selon la revendication 19, caractérisé en ce que le champ magnétique est constant à l'intensité nécessaire pour que la fréquence de résonance magnétique nucléaire du premier élément soit à peu près égale à la fréquence de l'émetteur, et dans la plage de fréquences du récepteur, afin que les différences d'amplitudes des réponses de résonance magnétique nucléaire du premier élément, après chaque salve d'émetteur, soient accrues lorsque le temps de relaxation des noyaux du premier élément se trouve dans des plages spécifiées.

23. Appareil selon la revendication 22, caractérisé en ce que l'intensité du champ magnétique est modifiée entre les salves.

24. Appareil selon la revendication 9, caractérisé en ce que le dispositif de comparaison reçoit les amplitudes des réponses de résonance magnétique nucléaire à des moments choisis, séparés par un intervalle choisi de temps suivant la salve d'impulsions de l'émetteur.

25. Appareil selon l'une quelconque des revendications 3 à 6, caractérisé en ce que le composé contient de l'hydrogène formant le premier élément et de l'azote formant le second élément, et les deux éléments se trouvent dans une matiere explosive placée dans le champ magnétique, et le dispositif indicateur donne une indication représentative des spectres caractéristiques d'explosifs connus, chaque spectre caractéristique étant obtenu par réglage du dispositif à aimant suivant une ou plusieurs intensités spécifiées du champ magnétique.

26. Appareil selon la revendication 9, caractérisé en ce que le dispositif à aimant est commandé afin qu'il donne un champ magnétique ayant un premier niveau d'intensité pendant un temps spécifié,et l'intensité du champ magnétique est modifiée afin qu'elle alterne entre le premier et un second niveau , pendant un intervalle spé cifié.

27. Appareil selon la revendication 10, caractérisé en ce que les variations de l'intensité du champ magnétique provoquent la variation de la fréquence de résonance magné tique nucléaire du premier élément proportionnellement aux variations d'intensité du champ magnétique, et ie signai provenant du récepteur est accentué par raccourcissement de l'intervalle de temps nécessaire pour que le premier élément atteigne son état de polarisation nucléaire.

28. Procédé de détection d'un premier élément en présence d'un second élément, dans un échantillon suspect, ledit procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend la disposition de l'échantillon suspect, contenant les éléments, dans un champ magnétique d'intensité convenable, la variation de l'intensité du champ magnétique afin qu'elle ait un niveau choisi de manière que le champ magnétique interagisse avec le premier élément en provoquant sa résonance magnétique nucléaire, cette interaction résonante donnant une fréquence sensiblement égale à la fréquence de résonance quadripolaire nucléaire du second élement, les fréquences étant suffisamment proches pour qu'elles permettent l'échange d'énergie entre les deux éléments, si bien que l'énergie échangée raccourcit le temps de réponse de résonance magnétique nucléaire du premier élément, puis l'interrogation de l'échantillon à l'aide d'au moins une salve d'impulsions émises à haute fréquence, à peu près perpendiculaire au champ magnétique, cette salve ayant une fréquence, une durée et une amplitude choisies, et la détection, après l'interrogation, du signal de résonance magnétique nucléaire du premier élément, constituant une mesure de sa présence et de sa concentration.

29. Procédé selon la revendication 28, caractérisé en ce qu'il comprend l'exposition de l'échantillon à un champ magnétique ayant une Intensité d'un premier niveau, pendant un intervalle de temps spécifié, puis la modification de l'intensité du champ magnétique afin qu'elle prenne un autre niveau, si bien que le premier élément passe à une autre fréquence de résonance magnétique nucléaire qui est à peu près égale à la fréquence de résonance quadripolaire nucléaire.

30. Procédé selon l'une des revendications 28 et 29, caractérisé en ce que l'étape d'interrogation de l'échantillon comprend l'utilisation de deux salves d'impulsions séparées par un temps déterminé.

31. Procédé selon l'une quelconque des revendications 28 à 30, caractérisé en ce que la salve d'impulsions émises a une fréquence qui ne dépend pas de la fréquence de résonance quadripolaire nucléaire.

32. Procédé selon l'une quelconque des revendications 28 à 31, caractérisé en ce que le second élément est choisi parmi les isotopes ayant un spin supérieur à 1/2.

33. Procédé selon la revendication 32, caractérisé en ce que le premier élément est l'hydrogène.

34. Procédé selon la revendication 33, destiné à l'analyse de cyclonite, caractérisé en ce qu'il comprend la variation du champ magnétique à une valeur de l'ordre de 0,122 tesla.

35. Procédé selon la revendication 33, destiné à l'analyse de la cyclonite, caractérisé en ce qu'il comprend la variation du champ magnétique à une valeur d'environ 0,079 tesla.

36. Procédé selon la revendication 33, destiné à l'analyse de la cyclonite, caractérisé en ce qu'il comprend la variation du champ magnétique à une valeur d'environ 0,042 tesla.

37. Procédé selon la revendication 33, destiné à l'analyse d'un explosif à base de tétranitrate de pentaérythritol, caractérisé en ce qu'il comprend la variation du champ magnétique à une valeur de l'ordre de 0,021 tesla.

38. Procédé selon la revendication 33, destiné à l'analyse d'un explosif à base de tétranitrate de pentaérythritol, caractérisé en ce qu'il comprend la variation du champ magnétique à une valeur de l'ordre de 0,012 tesla.

39. Procédé selon la rqvendication 33, destiné à l'analyse d'un explosif à base de tétranitrate de pentaérythritol, caractérisé en ce qu'il comprend la variation du champ magnétique à une valeur de l'ordre de 0,0104 tesla.

40. Procédé selon la revendication 33, destiné à l'analyse d'un explosif de trinitrotoluène, caractérisé en ce qu'il comprend la variation du champ magnétique à une valeur de l'ordre de 0,0204 tesla.

41. Procédé selon la revendication 28, caractérisé en ce que le champ magnétique est réglé à un premier niveau puis est ensuite mis à un second niveau pendant un intervalle spécifié de temps afin qu'il balaye au moins deux fréquences de résonance quadripolaire nucléaire supposées, ces fréquences étant différentes pour des échantillons explosif s différents.

42. Procédé selon la revendication 28, caractérisé en ce que le champ magnétique est établi pendant un intervalle de temps et est ensuite modifié vers une valeur nulle afin que la résonance magnétique nucléaire du premier élément varie et corresponde à la résonance quadripolaire nucléaire du second élément.

43. Procédé selon la revendication 28, caractérisé en ce qu'il est destiné à la détection de la présence d'explosif à hase de dynamite.

44. Procédé selon la revendication 33, caractérisé en ce qu'il est destiné à la détection d'un explosif à base de trinitrotoluène.

45. Procédé selon la revendication 33, caractérisé en ce qu'il est destiné à la détection d'un explosif à base de tétranitrate de pentaérythritol.

46. Procédé de détection de la présence d'un élément dans un échantillon, ledit procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend la disposition de l'échantillon dans un champ magnétique d'intensité spécifiée, l'émission du signal d'interrogation comprenant un champ magnétique à haute fréquence, dans l'échantillon et en direction perpendiculaire au champ magnétique, ledit signal comprenant deux impulsions séparées par un intervalle spécifié de temps, les impulsions ayant une fréquence et une 'durée spécifiées, puis la détection d'une réponse de résonance magnétique nucléaire de ltéchantillon et la répétition périodique de la paire d'impulsions émises à des inter valles qui varient dans une plage spécifiée afin que le signal détecté soit accentué.

47. Procédé selon la revendication 46, caractérisé en ce que le temps de relaxation de l'élément est relativement court par rapport à l'espacement des paires d'impulsions.

48. Procédé selon la revendication 47, caractérisé en ce qu'il comprend la comparaison du signai de sortie obtenu en fonction de l'espacement variable des paires d'impulsions.