| Microdosimetry at millimeter waves (Microdosimétrie en ondes millimétriques) Haider, Zain - (2022-02-10) / Universite de Rennes 1 Microdosimetry at millimeter waves
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Langue : Anglais Directeur(s) de thèse: Zhadobov, Maxim; Sauleau, Ronan Discipline : Électronique Laboratoire : IETR Ecole Doctorale : MATHSTIC Classification : Sciences de l'ingénieur Mots-clés : Dosimétrie, méthode des éléments finis, peau humaine, ondes millimétriques
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Résumé : Le spectre des ondes millimétriques (mmWave) sera utilisé pour les systèmes de communication sans fil de prochaine génération en raison de son potentiel à offrir des ressources à large bande passante. Le déploiement de systèmes de communication de cinquième génération (5G) rendra l’exposition du grand public aux rayonnements mmWave omniprésente dans le monde entier. Contrairement aux fréquences plus basses, en mmWaves, l’absorption de puissance électromagnétique dans le corps humain est très localisée et principalement limitée à la peau. Bien que des modèles homogènes de peau ont été utilisés en dosimétrie macroscopique, les modèles hétérogènes de peau pour évaluer le dépôt local de puissance mmWave à l’intérieur de la peau ne sont pas disponibles. Dans cette thèse, nous avons développé des modèles hétérogènes microscopiques à des différentes échelles de complexité : au niveau de la peau et des cellules cutanées. Les résultats suggèrent que les ondes millimétriques peuvent cibler sélectivement non seulement les régions à plus forte teneur en eau de la peau, mais également toutes les interfaces séparant deux régions avec une concentration en eau différente. Les résultats suggèrent également qu’au lieu des membranes cellulaires et subcellulaires,organites intracellulaires représentent la cible principale des ondes millimétriques. Abstract : The underutilized millimeter wave (mmWave) spectrum is the frontier for the next generation wireless communication systems due to its potential to offer wide bandwidth resources spanning from 30 to 300 GHz. The vast expansion of fifth generation (5G) mobile communications will make public exposure to mmWave radiations ubiquitous worldwide. In contrast to lower frequencies, at mmWaves the electromagnetic power absorption in the human body is very localized and mainly limited to skin. Although homogeneous skin models have been used to perform macroscopic dosimetry, the heterogeneous skin models for evaluating local mmWave power deposition inside skin are not available. In this PhD study, we developed heterogeneous models with different scales of complexity: at the level of skin appendages and skin cells. The results suggest that mmWaves can selectively target not only any higher water content regions within the skin but also any boundaries separating two regions with different water concentration. The results also suggest that instead of the cellular and subcellular membranes, the primary target of the mmWaves is organelle interior. | |||