Application des méthodes RMN & IRM en sciences de l’ingénieur

Un ensemble de dispositifs RMN et IRM est dédié à l’étude de fluides complexes, de phénomènes de transfert et d’écoulements en milieux poreux.

Spécificités

  • Imagerie de concentrations | 2D & 3D
  • Vélocimétrie IRM | 2D & 3D
  • Thermométrie IRM | 2D & 3D
  • Mesures de diffusion et de dispersion
  • Ecoulements en milieux poreux
  • Rhéologie des fluides complexes
  • Développement d’antennes RF

Secteurs d'application

  • Energie et efficacité énergétique (hydrogène, stockage de la chaleur)
  • Industrie pétrolière, production électrique

Mots-clés

  • Vélocimétrie
  • Thermométrie
  • Transferts
  • Dispersion
  • Fluides complexes
  • Milieux poreux
  • Antennes R

Conception de dispositifs adaptés à la mesure RMN en sciences de l’ingénieur

  • Boucles fluides, mise en place d’écoulements à travers l’appareil d’IRM
  • Applications de contraintes contrôlées à l’échantillon : cellules de compression, hygrométrie et température contrôlées, dispositifs de rhéologie
Boucle fluide à haut débit (pour la caractérisation de l'écoulement dans des assemblages de crayons combustibles nucléaires ballonnées).

Conception d’antennes radiofréquences dédiées

  • Simulations électromagnétiques, dimensionnement
  • Réalisations adaptées à la taille et à la géométrie de l’application : bobines de surface, de volume, micro-bobines
Résonateur RF plan intégré dans une cellule de pile à combustible

Mesures des vitesse et des propriétés de transport en milieux poreux et fluides

  • Cartes de densité, de vitesse, de température
  • Coefficient de diffusion et de dispersion
  • Porosité et distribution de taille de pores
  • Paramètres rhéologiques de fluides complexes
  • Imageur vertical à 600 MHz (14 T, Bruker Avance III), ouverture maximale 38 mm, accessoires : sonde de diffusion (Diff30), sonde de micro-imagerie (MICWB40), dispositif de rhéologie (cellules de Couette et cônes-plan)
  • Imageur horizontal à 100 MHz (2,4 T, Bruker Biospec), ouverture maximale 200 mm, accessoires : boucles fluides, insert de gradient de champ (1 T/m, diamètre 6 cm)
  • Spectromètre bas champ à 20 MHz (0.47 T, Bruker Minispec), équipé d’un système de gradient de champ 1 axe (400 G/cm)

Consultez les caractéristiques de nos équipements en cliquant ici.

Les deux imageurs font partie de la plateforme RMN de l’Institut Jean Barriol 

Etude de la convection naturelle dans les matériaux à changements de phase

  • Conception d’une cellule de type Rayleigh Bénard
  • Cartographie de vitesse dans la phase liquide avec une précision allant jusqu’à 10-5 m/s
  • Suivi de l’interface liquide/solide au cours du temps et dans tout le volume : images 3D

 Carte de vitesse (résolution 20 µm ) écoulement
 d’un fluide dans un capillaire de 200µm

Conception de dispositifs et développement de méthodes RMN adaptés à la caractérisation d’écoulements et transferts en milli-canaux

  • Augmenter la sensibilité par le développement de bobines RF et dimensionnement grâce à des simulations sous COMSOL Multiphysics
  • Optimisation de séquences et du traitement d’images
  • Application de ces méthodes à différent cas d’étude : phénomène de mélange, suspension de bactéries
Carte de vitesse (résolution 20 µm ) écoulement d’un fluide dans un capillaire de 200µm

Étude de la convection naturelle dans les matériaux à changement de phase

  • Conception d’une cellule de type Rayleigh Bénard
  • Cartographie de vitesse dans la phase liquide avec une précision allant jusqu’à 10-5 m/s
  • Suivi de l’interface liquide/solide au cours du temps et dans tout le volume : Image 3D
Cartes de vitesse dans un assemblage avant (à gauche) et dans la zone de déformation (à droite) [A. V. S. Oliveira, 2020].

Jean-Christophe Perrin
jean-christophe.perrin@univ-lorraine.fr 
03 72 74 42 35

Site 1

LEMTA
2 avenue de la Forêt de Haye 
BP 90161 
54505 VANDOEUVRE CEDEX 

Site 2

Faculté des sciences
Campus boulevard des aiguillettes |BP 70239
54506 VANDOEUVRE CEDEX
Entrée 4A niveau 2
Plan et photo ci-contre

Entrée 4A niveau 2