Développement d'une sonde électro-optique dédiée à la mesure simultanée du champ électrique et de la température au sein des milieux biologiques

Bioelectromagnetism is a research area lying at the intersection of biology and electromagnetism. This topic focuses on the study of interactions between electromagnetic waves and living tissues. The purpose of this work is the development of an optical sensor dedicated to the simultaneous measurement of electric field and temperature variations within biological media exposed to radiofrequency signals. It deals more specifically with the achievement an electro-optical probe, based on the Pockels effect, responding on one hand to the different metrology needs of dosimetric applications and, on the other hand, that is suited with the exposed media. Preliminary measurements concerns the analysis of the optical, thermo-optical and electro-optical properties of the different crystals of interest (which correspond to the transducing elements of these probes). Then, a pigtailed sensor has been developed and realized. This latter one allows to perform simultaneous measurements of electric field and induced heating, associated to RF dosimetry experiments. This property has led to an unprecedented dual assessment of the Specific Absorption Rate (SAR). Futhermore, thanks to its whole dielectric structure, this probe has also made ​​possible a first in situ characterization of intense nanosecond pulsed electric fields (nsPEF), related to cellular electroporation experiments .Le bioélectromagnétisme, domaine de recherche se situant au carrefour de la biologie et de l'électromagnétisme, s'intéresse à l'étude des interactions entre les ondes électromagnétiques et le vivant. La finalité de ces travaux de thèse concerne le développement d'un capteur optique dédié à la mesure simultanée du champ électrique et de la température au sein de milieux biologiques exposés à un rayonnement radiofréquence. Il s'agit donc, plus spécifiquement, de réaliser une sonde électro-optique répondant aux différents besoins métrologiques des applications dosimétriques et qui soit, de plus, compatible avec les milieux d'étude. Une campagne de mesure préliminaire a été dédiée à la caractérisation les propriétés optiques, thermo-optiques et électro-optiques des cristaux d'intérêt (éléments de transduction de ces sondes). Un capteur fibré a ensuite été réalisé. Ce dernier a permis d'effectuer des mesures simultanées de champ électrique et de température dans le cadre d'expérimentations en dosimétrie radiofréquence, permettant ainsi une caractérisation duale inédite du Débit d'Absorption Spécifique (DAS). Cette sonde, entièrement diélectrique, a également rendu possible une première discrimination du profil temporel d'impulsions nanosecondes de fortes amplitudes au sein d'une solution biologique, dans le cadre d'expérimentations en électroporation cellulaire