Un conte de Noël : une sacrée bobine qui prend le relais

[jules]

Dans les années 80, je travaille dans un laboratoire de l'école
polytechnique comme technicien électronicien au laboratoire de biophysique.

On raconte que la bobine du spectro de RMN, objet de toutes les
attentions, crée un champ de 65 Tesla dans un volume d'un tube à essai
de 10 mm et qu'elle "contient" assez d'énergie pour aller sur la lune.

Elle est bobinée de plusieurs km de fil de la taille d'un cheveu et elle
est parcourue par un courant de 35 A.

1ère question facile : quel est matériau pour le fil ?

2ème question : comment donc que c'est possible ?

En fait il y a une dizaine de bobinages (petits et complémentaire)
autour pour "homogénéiser" finement le champ. Le réglage s'opère par
l'écoute sur un simple poste de radio.

3ème question : comment faire pour faire "rentrer" 35 A dans ce fil-cheveu

4ème question : sachant que dans ce champ magnétique, la fréquence
d’excitation (une fois par seconde) du Phospore31 pilotée par un
synthétiseur de 5 MHz réglable à 0.1 Hz warum cette fréquence dérive de
2Hz par semaine ?

Un indice 6ème question : comment faire du ski "au plafond" du laboratoire ?

Question subsidiaire : faut-il mettre une diode et si oui de quelles
caractéristiques ?

Oncle Jules

[Gauloisjesuis]

Le 26/12/2022 à 19:44, jules a écrit :
> Dans les années 80, je travaille dans un laboratoire de l'école
> polytechnique comme technicien électronicien au laboratoire de biophysique.
>
> On raconte que la bobine du spectro de RMN, objet de toutes les
> attentions, crée un champ de 65 Tesla dans un volume d'un tube à essai
> de 10 mm et qu'elle "contient" assez d'énergie pour aller sur la lune.
>
> Elle est bobinée de plusieurs km de fil de la taille d'un cheveu et elle
> est parcourue par un courant de 35 A.
>
> 1ère question facile : quel est matériau pour le fil ?

La meilleur conductivité est l'argent (63 x 106 S.m-1)

> 2ème question : comment donc que c'est possible ?

c'est une très bonne question :-)

Prenons un fil du diamètre d'un gros cheveux 100µm ce qui donne une
section de 157 µm² 0.157mm² et une résistance de 0.102 Ohm/m
plusieurs Km:
Prenons 1Km ce qui donne 102 Ohms
P= RI²= 102 x 35 = 3750 W
Prenons 10Km ce qui donne 10,2 KOhms
P= RI²= 1020 x 35 = 35700 W
Je ne vois pas trop comment ce peut être, même avec le meilleur supra
conducteur existant.
En plus pour obtenir 35A sur une impédance de 102 Ohms il faut 3570V
et sur 10000m 375000V bonjour l'isolement :-)
Je pense que vous n'avez pas toutes les infos, la seule explication que
je verrais plausible, serait effectivement du fil de 100 µm et une
longueur de plusieurs KM mais sur un multitude de bobines en //.
Autrement je ne vois pas comment ce serait possible avec vos données
même en régime impulsionnel, mais bon Mulder disait bien à Scully : "la
vérité est ailleurs" :-)
J'ai eu à faire bobiner plusieurs milliers de spires de fil de cuivre
émaillé grade2 60µm sur des tores ferromagnétiques de 30cm de diamètre,
mais la sensibilité se mesurait µA/m2/Hz1/2 ;-)



--
Gauloisjesuis ....... Pffff ! Bien sûr réfractaire, surtout aux cons, et
pour l'heure, bien représentés.

[jules]

Le 26/12/2022 à 22:45, Gauloisjesuis a écrit :
> Le 26/12/2022 à 19:44, jules a écrit :
>> Dans les années 80, je travaille dans un laboratoire de l'école
>> polytechnique comme technicien électronicien au laboratoire de
>> biophysique.
>>
>> On raconte que la bobine du spectro de RMN, objet de toutes les
>> attentions, crée un champ de 65 Tesla dans un volume d'un tube à essai
>> de 10 mm et qu'elle "contient" assez d'énergie pour aller sur la lune.
>>
>> Elle est bobinée de plusieurs km de fil de la taille d'un cheveu et
>> elle est parcourue par un courant de 35 A.
>>
>> 1ère question facile : quel est matériau pour le fil ?
>
> La meilleur conductivité est l'argent (63 x 106 S.m-1)

En fait du fil en niobium-titane qui est supraconducteur en dessous de
-263 °C

>
>> 2ème question : comment donc que c'est possible ?
>
> c'est une très bonne question :-)

Il faut le faire baigner dans de l'Hélium liquide à -269°C

[Gauloisjesuis]

Le 27/12/2022 à 22:42, jules a écrit :
>
>
> Le 26/12/2022 à 22:45, Gauloisjesuis a écrit :
>> Le 26/12/2022 à 19:44, jules a écrit :
>>> Dans les années 80, je travaille dans un laboratoire de l'école
>>> polytechnique comme technicien électronicien au laboratoire de
>>> biophysique.
>>>
>>> On raconte que la bobine du spectro de RMN, objet de toutes les
>>> attentions, crée un champ de 65 Tesla dans un volume d'un tube à
>>> essai de 10 mm et qu'elle "contient" assez d'énergie pour aller sur
>>> la lune.
>>>
>>> Elle est bobinée de plusieurs km de fil de la taille d'un cheveu et
>>> elle est parcourue par un courant de 35 A.
>>>
>>> 1ère question facile : quel est matériau pour le fil ?
>>
>> La meilleur conductivité est l'argent (63 x 106 S.m-1)

> En fait du fil en niobium-titane qui est supraconducteur en dessous de
> -263 °C

Je parlais à température ambiante, accessible au commun des mortels :-)

>>
>>> 2ème question : comment donc que c'est possible ?
>>
>> c'est une très bonne question :-)

> Il faut le faire baigner dans de l'Hélium liquide à -269°C

-268.93 :-))

couic.....

Pour cette raison que j'avais précisé :

>> Je ne vois pas trop comment ce peut être, même avec le meilleur supra
>> conducteur existant.

Niobium-titane y compris :-)

[jules]

C'est donc un fil supraconducteur de Niobium-Titane qui baigne dans un
bain d'Hélium liquide à 4°K.
Encore faut-il l'avoir transformé en "bobine", pour cela le fil doit
être bouclé sur lui même par une soudure par étincelle électrique à
l'aide d'une pince à mâchoire ad hoc (information utile pour la suite).

Dans ces années l'hélium liquide coûte au litre aussi cher que le
beaujolais. Les laboratoires sont traversés de conduites de
"récupération" de l'Hélium gazeux qui retourne à l'usine pour liquéfaction.

La combine consiste à faire baigner le cryostat d'hélium dans un bain
d'azote liquide qui est lui très bon marché.

En fait il y a une dizaine de bobinages (petits et complémentaire)
autour pour "homogénéiser" finement le champ. Le réglage s'opère par
l'écoute sur un simple poste de radio.

3ème question : comment faire pour faire "rentrer" 35 A dans ce

fil-cheveu (bouclé :))

[Gauloisjesuis]

Le 28/12/2022 à 14:46, jules a écrit :

Couic

> Dans ces années l'hélium liquide coûte au litre aussi cher que le
> beaujolais. Les laboratoires sont traversés de conduites de
> "récupération" de l'Hélium gazeux qui retourne à l'usine pour liquéfaction.

Pas toujours, fin des années 70, on faisaient des plasmas spatiaux il
fallait descendre en vide secondaire 10-9 dans un caisson 4m3 on
utilisaient un cryostat refroidit à l'hélium liquide, c'était un circuit
fermé, une fois repassé en phase vapeur, l'hélium était récupéré dans un
"ballon" souple en Mylar trois peau de 12 m3 (Fabrication Zodiac), puis
re-comprimé et stocké dans des bouteilles 50l/200b . Pour être réutilisé
dans le Cryostat après avoir été re-liquéfié. Le même procédé était
utilisé pour le SIMLES (Sopemea) au CNES à TOULOUSE, mais là le caisson
fait 60m3.

[Aegidius]

Le 28/12/2022 à 14:46, jules a écrit :
>

Ne serait-ce pas la technique utilisé au CERN ?
--
Nous n'héritons pas de la terre de nos ancêtres, nous empruntons celle
de nos enfants. St Ex (prov Masaï)

[bp]

Dans son message précédent, Aegidius a écrit :

>>
>> Dans ces années l'hélium liquide coûte au litre aussi cher que le
>> beaujolais. Les laboratoires sont traversés de conduites de "récupération"
>> de l'Hélium gazeux qui retourne à l'usine pour liquéfaction.

Je ne savais pas merci

>>

>>
>> Un indice 6ème question : comment faire du ski "au plafond" du laboratoire
>> ?

ça il faut le demander à ceux qui ont une araignée au plafond ;-)

[François Guillet]

jules a formulé la demande :

> Dans les années 80, je travaille dans un laboratoire de l'école polytechnique
> comme technicien électronicien au laboratoire de biophysique.
>
> On raconte que la bobine du spectro de RMN, objet de toutes les attentions,
> crée un champ de 65 Tesla dans un volume d'un tube à essai de 10 mm et
> qu'elle "contient" assez d'énergie pour aller sur la lune.
>
> Elle est bobinée de plusieurs km de fil de la taille d'un cheveu et elle est
> parcourue par un courant de 35 A.
>
> 1ère question facile : quel est matériau pour le fil ?

Il manque pas mal de données pour pouvoir répondre. Par exemple comment
est fait le bobinage ? Tout en série, ou avec aussi des fils en
parallèle ?

Si tout est en série, un supraconducteur tiendra les 35 A.

> 2ème question : comment donc que c'est possible ?

Pourquoi ce ne serait pas possible ?

> En fait il y a une dizaine de bobinages (petits et complémentaire) autour
> pour "homogénéiser" finement le champ. Le réglage s'opère par l'écoute sur un
> simple poste de radio.
>
> 3ème question : comment faire pour faire "rentrer" 35 A dans ce fil-cheveu

Le brancher :-)

> 4ème question : sachant que dans ce champ magnétique, la fréquence
> d’excitation (une fois par seconde) du Phospore31 pilotée par un synthétiseur
> de 5 MHz réglable à 0.1 Hz warum cette fréquence dérive de 2Hz par semaine ?

Si la base de temps n'est pas une horloge atomique, pourquoi penser
qu'elle devrait en avoir la stabilité ?

[bp]

François Guillet avait soumis l'idée :

>
> Il manque pas mal de données pour pouvoir répondre. Par exemple comment est
> fait le bobinage ? Tout en série, ou avec aussi des fils en parallèle ?
>
> Si tout est en série, un supraconducteur tiendra les 35 A.
>
>> 2ème question : comment donc que c'est possible ?
>
> Pourquoi ce ne serait pas possible ?

plutôt qu'une question à la place d'une réponse il serait interessant
que tu expliques pourquoi cela est possible

[jules]

Le 30/12/2022 à 01:18, Aegidius a écrit :
> Ne serait-ce pas la technique utilisé au CERN ?

Dans le projet LHC il y a 27 km d'aimants

Tous les aimants du LHC sont des électro-aimants. Les dipôles principaux
génèrent de puissants champs magnétiques de 8,3 teslas, c’est-à-dire
100 000 fois plus que le champ magnétique de la Terre. Les
électro-aimants produisent ce champ magnétique grâce à un courant de
11 080 ampères, et le matériau supraconducteur permet aux courants de
haute intensité de circuler sans perdre de l’énergie du fait de la
résistance électrique.

[bp]

jules a pensé très fort :

Tiens 100000 fois plus que le champs terrestre !!!
c'est con pour ceux qui marche à la boussole

[jules]

Et pas que.
Chez moi c'était 65 Teslas.
Il fallait enlever sa montre. Et comme c'était un laboratoire de l'École
polytechnique, les corbeilles à papier n'étaient pas en plastique mais
métalliques. Dans les premiers jours du passage de la femme de ménage
(déjà technicienne de surface il me semble) on entendait des cris quand
elle se tournait et qu'elle était attaquée dans son dos par un monstre
bleu qui happait la corbeille.

Une pince coupe câble dodue tenait à l'horizontale dans un gant.

[jules]

Le 05/01/2023 à 14:37, François Guillet a écrit :
>
>> En fait il y a une dizaine de bobinages (petits et complémentaire)
>> autour pour "homogénéiser" finement le champ. Le réglage s'opère par
>> l'écoute sur un simple poste de radio.
>>
>> 3ème question : comment faire pour faire "rentrer" 35 A dans ce
>> fil-cheveu
>

> Le brancher 😄
Ben oui mais encore. A la température ambiante le fil n'est pas
supraconducteur il va fondre instantanément.
Seule solution le "remplir" d'Ampères dans l'hélium liquide mais là le
voilà supraconducteur bouclé sur lui même.

Il faut prévoir un petit bobinage autour du fil qui va permettre de
chauffer le cm de fil pris dedans et le chauffer de quelques degrès pour
qu'il perde la supraconductivité.
Il y a des deux cotés du cm tiède deux connections qui sortent et
permettent d'apporter du courant sans dépasser 200 mv. Il faut une
semaine pour charger les 35A. Ensuite on coupe le réchauffage et la
bobine est bouclée sur elle même.

>
>> 4ème question : sachant que dans ce champ magnétique, la fréquence
>> d’excitation (une fois par seconde) du Phospore31 pilotée par un
>> synthétiseur de 5 MHz réglable à 0.1 Hz warum cette fréquence dérive
>> de 2Hz par semaine ?
>
> Si la base de temps n'est pas une horloge atomique, pourquoi penser
> qu'elle devrait en avoir la stabilité ?

Ce n'est pas la base de temps qui est en cause c'est la fréquence de
résonance (pour un champ magnétique donné) des spins présents dans le
liquide étudié.
Le moyen étant d'envoyer une impulsion puissante à cette fréquence
chaque seconde qui fait "basculer" le champ (donc les spins) et le
relâche, il n'y a plus alors qu'à "écouter" l'amortissement.