On the existence of an universal energy function for sputtering yields by low-energy light-ion bombardment

Summary The mechanism wherenism whereby heavy solids are sputtered by lowenergy light ions can be explained by a linear-transport theory, by assuming only primary recoils as candidate for sputtering. It is shown that, from a theoretical point of view, scaling properties of the sputtering yield can be introduced if the appropriate dimensionless energy variable is assumed. In fact, the yield expression can be reduced to a formulation in which an energy function common to all the target-ion combinations is multiplied by a constant factor different for each combination. This expression, free from any kind of fitting parameter, gives a good approximation to the experimental data. Further developments are discussed in relation to the spreading of experimental points which do not exibit strict scaling properties.

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Riassunto Il meccanismo di erosione di solidi durante il bombardamento di ioni leggeri di bassa energia può essere spiegato nell'ambito della teoria del transporto assumendo che solo i rinculanti primari contribuiscono all'erosione. L'approccio teorico mostra che il coefficiente di erosione può esprimersi in termini di una funzione universale assumendo un'opportuna variabile energetica adimensionale. Infatti il coefficiente di erosione può essere ricondotto ad un' espressione in cui una funzione della sola energia, comune a tutte le combinazioni ione-bersaglio, è moltiplicata per una fattore costante differente per ogni combinazione. Questa espressione, priva di parametri aggiustabili, fornisco una buona approssimazione per i dati sperimentali. Ulteriori sviluppi sono discussi in relazione al fatto ai dati sperimentali non sono strettamente riconducibili ad una fuzione universale.

     

Nonadiabatic effects in auger-induced ionic desorption

Summary The Knotek-Feibelman mechanism of desorption is analysed in the context of a microscopic dynamical theory that has been proposed recently for closed-band systems. To understand the physical contents of the general equations, the probabilityP of ionic desorption is derived analytically in several selected model situations as a function of the characteristic desorption timet _o. Although typicallyt _o is quite long compared to the inverse level widthW _B ⁻¹, the results show very significant deviations from the limit of small velocities. This is due to the fact thatP is not primarly determined by the level width, but by the structures, like peaks and singularities, that are contained in the two-hole continuum. Such features, that are completely missed in the traditional approach that represents the continuum by a Lorentzian, are naturally enbodied in the present theory. They may originate from the position of the adatom energy level ɛ relative to the substrate band and/or by hole-hole correlation. When split-off localized states arise,P may become comparable with unity even in the limit of small velocities, giving raise to the Knoteck-Feibelman reneutralization bottleneck; however, this is not the case when the localized states are readsorbed by the continuum in the course of desorption. An explicit example of this behaviour is given. On the other hand, when ions desorb from ionic crystals with a large Madelung energy, the bond-breaking process may approach the sudden limit. A strongly nonadiabatic behaviour is then predicted, including a correlation-induced enhancement ofP by several orders of magnitude, even in bandlike situations. This rapid variation leads to suggestions for a new experiment that should enable us to see the effects of a fine tuning of the electronic parameters.

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Riassunto Il meccanismo di Knotek e Feibelman di desorbimento è studiato nel contesto di una teoria quantistica dinamica che è stata recentemente proposta ed è applicabile al caso di sistemi con bande chiuse. Al fine di mettere in luce il contenuto fisico delle equazioni generali, si sono scelte alcune situazioni modello per le quali si è ottenuta analiticamente la dipendenza della probabilitàP di desorbimento ionico dal tempo caratteristico di desorbimentot _o. Benchè tipicamentet _o risulti molto piú lungo della larghezza inversaW _B ⁻¹ del livello, i risultati dimostrano cheP può deviare in modo molto significativo dal limite di velocità basse. Infatti,P è determinato principalmente non dalla larghezza del livello, ma dalle strutture (picchi e singolarità) che sono contenute nel continuo. Questi aspetti sono ignorati completamente nell'approccio consueto, che rappresenta il continuo con una lorentziana, ma sono inclusi in questa teoria in modo naturale. Una possibile origine di strutture nel continuo è rappresentata da una posizione del livello eccentrica rispetto alla banda del substrato; un'altra, dalla correlazione buca-buca. Se ne risultano stati disereti isolati dal continuo,P può essere dell'ordine dell'unità anche nel limite di velocità basse, e questo è appunto il ≪collo di bottiglia≫ che impedisce la rineutralizzazione secondo Knotek e Feibelman; questo non avviene, però, se lo stato discreto è riassorbito dal continuo nel corso del desorbimento. Di tale fenomeno è fornito un esempio esplicito. D'altra parte, quando gli ioni desorbono da cristalli ionici con un'elevata energia di Madelung, il processo di rottura del legame può avvicinarsi al limite repentino. La teoria allora predice un comportamento fortemente non adiabatico, in cuiP è accresciuta di ordini di grandezza dagli effetti di correlazione, anche in situazioni in cui lo spettro è di tipo banda. Questa rapida variabilità diP porta a suggerimenti utili per verificare, con un nuovo esperimento, gli effetti di piccoli aggiustamenti dei parametri elettronici.

     

An optimization model for amorphous solar cells in which optical,electrical and recombination properties are specified

Summary A model for determination and optimization of the fundamental parameters defining the quality of amorphous solar cells in which optical, electrical and recombination properties are specified is developed. It can be applied to any amorphous solar-cell systems. This paper gives theoretical expressions and describes an iterative method of numerical calculation for the current density of different cells. Results of computer calculations based on this model are presented.

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Riassunto In questo lavoro si presenta un modello per la determinazione e l'ottimizzazione dei parametri fondamentali atti a definire la qualità delle celle solari amorfe, specificando le proprietà ottiche, elettriche e di ricombinazione. Esso può essere applicato a qualunque sistema di celle solari amorfe. Sono fornite le espressioni teoriche ed è descritto un metodo iterativo per il calcolo numerico della densità di corrente di alcuni tipi di celle. Sono anche presentati i risultati ottenuti da calcoli eseguiti col computer e basati su questo modello.

     

Sea wave spectra by electromagnetic techniques

Summary Sea wave measurements have been carried out in the Sicilian Channel using a navigational radar for the lower-frequency component and a teflon-coated wire (Goubau line) for the high-frequency component. The results are discussed and the continuity of the complete spectrum is clearly proved.

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Riassunto Mediante nuove tecniche elettromagnetiche è stata misurata l'ondosità del mare nel Canale di Sicilia. è stato ottenuto lo spettro completo del mare, dalla banda di gravità a quella capillare, grazie all'impiego congiunto di un radar di navigazione che fornisce la componente a bassa frequenza, e di un nuovo ondametro a microonde a filo che misura in modo assoluto la componente a bassa frequenza. Si discutono i risultati ottenuti e si dimostra la validità dei sistemi impiegati.

     

Neutron excitation of landau and collective modes in a magnetized plasma

Summary The response function for magnetic neutron scattering off electrons forming a one-component plasma, or jellium model, subject to a steady magnetic field, is calculated in the semi-classical limit in which Boltzmann statistics apply to the electron states. A complete expression for the response of an ideal plasma is given in a compact, closed form, amenable to numerical investigation, and including the dependence on electron parameters such as effective mass and gyromagnetic ratio. Effects due to the Coulomb interaction are discussed within the limitations of the random phase approximation. The theoretical results are used to predict the conditions that must obtain for the observation of neutron excitation of Landau and collective modes.

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Riassunto La funzione di risposta per lo scattering magnetico dei neutroni dagli elettroni che forma un plasma ad un componente, o modello di jellio, soggetto ad un campo magnetico fisso, è calcolata nel limite semiclassico nel quale la statistica di Boltzmann si applichi agli stati elettronici. Si dà un’espressione completa per la risposta di un plasma ideale in una forma compatta e chiusa adatta alla ricerca numerica e che include la dipendenza dai parametri elettronici come la massa efficace ed il rapporto giromagnetico. Si discutono gli effetti dovuti all’interazione di Coulomb entro i limiti dell’approssimazione di fase random. I risultati teorici sono usati per prevedere le condizioni che devono essere ottenute dall’osservazione dell’eccitazione dei neutroni di Landau e dei modi collettivi.

     

Some effects of elastic prestress within the Earth

Summary A dynamical theory, regarding the superposition of small deformations upon large ones, is applied to the study of the prestress effects in an isotropic medium. The primary configuration is in a dynamic state and no assumption is made regarding the smallness of time derivatives of the displacement field. In this framework, a reciprocity theorem is derived and the representation theorem for the displacement field is obtained in terms of the Green's function. Body force equivalents are derived in terms of the discontinuity of the displacement across the fault surface. The ray theory is briefly reviewed and applied to the study of seismic-wave propagation in homogeneous isotropic media. The prestressed configuration in proximity of the fault surface is treated as a perturbation on seismic waves and its effects are found to be of first order in the perturbation at the origin. The wave front equation and the nodal-surface equation for compressional waves are derived and both are found to suffer significant changes due to the perturbation.

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Riassunto Ci si serve di una teoria dinamica della sovrapposizione di piccole deformazioni su deformazioni grandi per studiare gli effetti del presforzo in un mezzo isotropo. La configurazione primarie è in uno stato dinamico e non si fa alcuna ipotesi sul valore della derivata temporale del campo degli spostamenti. In questo ambito si ottiene il teorema di reciprocità ed il teorema di rappresentazione per il campo degli spostamenti in termini della funzione di Green. Si ottengono le forze di massa equivalenti in funzione della discontinuità dello spostamento attraverso la superficie di faglia. Si passa brevemente in rassegna la teoria, dei raggi e si applica allo studio della propagazione di onde sismiche in mezzi isotropi ed omogenei. La configurazione presforzata in prossimità della superficie di faglia è trattata come una perturbazione sulle onde sismiche e si trova che i suoi effetti sono del primo ordine nella perturbazione all'origine. Si ottengono l'equazioni per i fronti d'onda e per le superfici nodali nel caso delle onde di compressione e si trova che entrambe subiscono variazioni significative dovute alla perturbazione.

     

Prediction of the ground motion in Italy: a preliminary attempt

Summary The strong-motion accelerograms written by moderate and strong earthquakes occurring in Central Italy in recent years have been used to estimate physical quantities characterizing the spectrum of motion in the band of engineering interest (0.1 Hz≲f≲20 Hz). The source, propagation and site response parameters obtained in these analyses have therefore been employed to check if theoretical models may be used to correctly predict the trend of the peak values of seismic excitationvs. earthquake size in the areas investigated. For the selected data set, representative of a seismotectonic environment generating earthquakes with prevalent normal faulting (up to a magnitudeM _l ∼7, at depths varying roughly from 5 to 15 km), the assumed spectral model allows successful statistical predictions showing that specific site response is the main factor responsible for the large fluctuations often observed in the data behaviour, at similar magnitudes and distances from focus.

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Riassunto Gli accelerogrammi registrati in occasione di terremoti da moderati a forti nell'Italia Centrale negli ultimi anni sono stati utilizzati per la stima delle grandezze fisiche che caratterizzano lo spettro del moto nella banda di interesse ingegneristico (0.1 Hz≲f≲20 Hz). La parametrizzazione ottenuta per descrivere, mediamente, i meccanismi della sorgente, della propagazione e degli effetti di sito è stata quindi usata per verificare se i modelli teorici possono essere utilmente usati per prevedere gli andamenti dei valori di picco del moto in funzione dell'entità del terremoto. Per i dati selezionati, rappresentativi di un ambiente sismotettonico in grado di generare terremoti con meccanismi prevalentemente distensivi (fino ad una magnitudoM _l ∼7, con profondità variabile all'incirca tra 5 e 15 km), il modello spettrale prescelto consente delle previsioni soddisfacenti da un punto di vista statistico, mostrando che la specifica risponsta dei siti è probabilmente il fattore che provoca le sensibili fluttuazioni spesso osservate per i valori di picco del moto, anche a parità di magnitudo e distanza dal fuoco.

     

Stochastic modelling of solar-radiation data

Summary Daily global solar-radiation sequences are studied for Italy. We show that the experimental data can be described as a first-order autoregressive stochastic process independent of locality or season: the only climatic information needed is the monthly average of the clearness index. We also show that the clearness index sequences can be transformed in sequences with normal distribution but with the same autocorrelation properties; it is then easy to construct synthetic sequences of radiation data with the same statistical properties as the real data, useful for performance prediction of solar systems.

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Riassunto Si analizzano le serie temporali dei valori giornalieriK _T (rapporto tra la radiazione solare globale su superficie orizzontale e la radiazione extra-atmosferica) per il territorio italiano. Si dimostra che i dati possono essere descritti con processi stocastici autoregressivi del primo ordine indipendentemente dalla località o stagione: la sola informazione necessaria è il valore medio mensile dei rapportiK _T . Si dimostra inoltre che le successioni dei valoriK _T possono essere trasformate in successioni con funzione di distribuzione normale e con le stesse caratteristiche statistiche di autocorrelazione dei dati originari; in tal modo è poi possibile costruire successioni di dati di radiazione, di lunghezza pari al numero di giorni in un mese e con le stesse proprietà statistiche dei dati sperimentali, utili per il calcolo delle prestazioni di sistemi solari.

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Atmospheric tides and periodic variations in the precipitation field

Summary The analysis of daily precipitation data at many weather stations in Alpes and Po Valley gives evidence of a “tidal” influence from luni-solar gravitational fields. Periodicities in the 13–15 and 27–30 day time interval have been frequently extracted from data series (ENEL data: 1970–1981 years; SMR data: 1961–1980 years), by using distinct methods. The tidal influence does not appear to be strictly constant with time, as the possible result of a modulation effect of luni-solar cycles having similar periods. Time variations of daily precipitation data as a function of some particular cycles show that gravitational tides affect heavy rainfalls more than mean precipitation values. The different contribution of “semi-monthly” oscillations with season underlines a more distinguishable regime of vertical motions in Winter with respect to Summer. In investigating joint effects of different luni-solar components, the inverse Fourier transform method points out superimposed influences in correspondence to some years (1966 and 1976), climatologically very interesting, and this might assist in the previsional studies of extreme precipitation.

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Riassunto I risultati delle analisi dei dati giornalieri di precipitazione, raccolti presso molte stazioni dell'arco alpino e della pianura padana (dati ENEL: anni 1970–1981 e dati SMR: anni 1961–1980) mettono in mostra un'influenza ?mareale? dei campi gravitazionali luni-solari. Anche utilizzando metodi distinti, è solitamente evidenziata la presenza di componenti periodiche nelle finestre temporali di 13–15 e 27–30 giorni. L'effetto mareale non appare rigidamente costante nel tempo, potendo risultare dalla modulazione di cicli luni-solari aventi periodi simili. Le variazioni nel tempo dei dati giornalieri di precipitazione in funzione di alcuni cicli particolari mostrano che l'influenza mareale ha un effetto maggiore sulle precipitazioni piú forti che non sui valori medi di precipitazione. Il diverso contributo di componenti ?semi-mensili? con la stagione sta ad indicare che l'azione di marea è meglio identificabile in inverno che non in estate. Nelle indagini sugli effetti congiunti di differenti componenti luni-solari, il metodo dell'antitrasformata di Fourier rivela influenze sovrapposte nel campo delle precipitazioni soprattutto in corrispondenza di alcuni anni particolarmente interessanti sotto il profilo climatologico (anni 1966 e 1976), e in tal senso questo metodo può essere utile in studi previsionali delle precipitazioni piú forti.

     

Graphic recording and averaging the wind direction

Summary A continuous record of the wind direction, independent of the number of wind vane rotations, is obtained by coupling to the vane a linear continuous potentiometer supplied at two opposite taps. This gives an output which linearly increases with the azimuth α between 0 and π and symmetrically decreases when α veers between π and 2π radians. A rotary switch coupled to the potentiometer acts as a control device for the tracing and colouring upon a point recorder. When the azimuth increases between 0 and π, α is represented by a black graph shifting to the right, until the upper chart limit is reached when α=π. If the veering goes up to 2π, the printer inverts its direction moving to the left and traces a red line until the lower chart limit. When α=2π, the same condition reoccurs as for α=0. Thus the elongation represents the azimuth and the colour indicates whether an Eastward or Westward direction is computed. The instantaneous wind direction is, therefore, represented with no chart paintings or gaps. The results obtained by this method are highly accurate because of a better utilization of the strip chart width which is employed for a range of π instead of 2π. If this device is the final stage of a syncromotor system, by filtering the voltages at the delta windings, even the mean wind direction obtained is represented with continuity. In measuring the mean wind direction, an alternative method especially designed for light winds is presented. This is accomplished with a potentiometer whose output can be directly integrated. This is obtained by coupling in the previously mentioned potentiometer two wipers outphased by π/2. The two transfer functions are identical in shape but outphased by π/2. One of them at least is linear in each part of the wind rose and can be directly integrated without difficulty. Two outphased outputs are needed in order to maintain a one-to-one correspondence with α (as well as the sine-cosine function) and to take an accurate mean value when the wind fluctuations cause one of the wipers to oscillate about a tape. The largest error is estimated to be of the order of 1 degree.

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Riassunto Una registrazione priva di discontinuità, qualunque siano le rotazioni della banderuola anemometrica, è effettuata accouppiando la banderuola a un potenziometro lineare e continuo alimentato da due terminali opposti. In tal caso la tensione in uscita aumenta linearmente con l'azimuth α da 0 a π, mentre decresce simmetricamente quando continua la rotazione fra π e 2π. Un commutatore accoppiato al potenziometro induce un cambio di colore nella traccia diagrammale su un registratore a punti: infatti, quando in una rotazione α cresce tra 0 e π, la traccia diagrammale è nera e si sposta verso destra, sino a raggiungere il margine della carta per α=π; continuando la rotazione la testina stampante inverte direzione e la traccia ora rossa si sposta verso sinistra, sino a raggiungere l'opposto margine per α=2π, che costituisce le condizioni di partenza per α=0. In altri termini l'elongazione rappresenta l'azimuth a partire da nord e il colore se la rotazione dall'origine deve esser considerata in verso orario o antiorario. In tal modo la direzione istantanea del vento può esser rappresentata senza segni di attraversamento del foglio e senza interruzioni. Inoltre la risoluzione risulta raddoppiata in quanto la larghezza del foglio corrisponde ad un angolo di π anzichè di 2π. Se questo sistema è utilizzato come stadio finale di un accoppiamento sincro, si può ottenere la direzione media, senza discontinuità, filtrando le tensioni agli avvolgimenti a triangolo. Alternativamente, può esser integrata la tensione in uscita al potenziometro trasduttore, accoppiandovi due spazzole sfasate di π/2. Si ottengono così due funzioni di transferimento identiche, ma sfasate di π/2. Almeno una di esse è in un tratto di linearità in ogni posizione angolare e pertanto può esser integrata senza difficoltà. Le due uscite sfasate di π/2 permettono di biunivocità nella corrispondenza con α (analogamente alle funzioni seno e coseno) e inoltre permettono di mantenere l'accuratezza del dato anche quando le fluttuazioni del vento causano l'oscillazione di una spazzola attorno a uno dei terminali. Il massimo errore può esser stimato dell'ordine di 1°.

     

Local air circulations over a complex coastal site: a comparison among field surveys, hydraulic-and mathematical-model data

Summary The local air circulations over the La Spezia complex coastal site have been studied 1) with a series of field surveys; 2) by means of a scale model in the hydrodynamic channel and 3) by applying a Gaussian mathematical model. We present the conclusions of a comparison among the data of the three independent and complementary methods, relative to their respective degrees of confidence and completeness both for aerology and pollution behaviour. The main results are the following: 1) the hydraulic and mathematical models give fairly concording previsions, 2) the first one of them showed to be a powerful technique in planning studies of complex sites.

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Riassunto Sono state studiate le circolazioni atmosferiche locali sul sito costiero complesso di La Spezia 1) con una serie di campagne sperimentali, 2) mediante simulazione fisica su modello in vena idraulica e 3) con l'applicazione di un modello matematico gaussiano. Sono qui presentati e discussi i risultati del confronto fra i dati forniti da questi metodi di indagine indipendenti e complementari in termini digrado di attendibilità e di completezza, sia per l'aerologia del sito sia per il comportamento in esso degli inquinanti. Ne risulta essenzialmente che 1) i modelli idraulico e matematico forniscono previsioni generalmente ben concordanti, 2)il primo può essere proficuamente utilizzato per studi riguardanti siti complessi.

     

The dielectric function of two- and three-dimensional rotators with permanent electric dipoles

Summary The dynamical theory of the dielectric function of classical dipolar liquids is extended by taking into account the dynamical behaviour of the Kirkwood correction factor and improving the treatment of the relaxation functions. Two- and three-dimensional systems are investigated. It is shown that the Kirkwood correction, related to shortrange interactions, has two dynamical effects: it leads to a viscous force and an orienting force, which decays exponentially with frequency. The formalism developed for liquids is extended for frozen rotators in solids.

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Riassunto La teoria dinamica della funzione dielettrica dei liquidi dipolari classici è estesa prendendo in considerazione il comportamento dinamico del fattore di correzione di Kirkwood e migliorando la trattazione delle funzioni di rilassamento. Si studiano sistemi bi- e tridimensionali. Si mostra che la correzione di Kirkwood, connessa con le interazioni a corto raggio, ha due effetti dinamici: porta ad una forza viscosa e ad una forza di orientamento, che decade esponenzialmente con la frequenza. Il formalismo sviluppato per i liquidi ⪻ esteso per rotori ghiacciati nei solidi.

     

Implications of the dilatancy-fluid diffusion theory for aftershock sequences

Summery The dilatancy-fluid diffusion (DFD) theory of the seismic mechanism, derived from studies of rock mechanics, describes the geophysical conditions for faulting in terms of two fundamental parameters: deviatoric stress and pore pressure. The latter allowed the time variable to be included, through a diffusive equation, in the theory of the seismic mechanism. The stress field in proximity of a slipped fault surface is here considered in some detail and its influence on dilatancy and fluid pressure is exploited in order to test the capability of the DFD theory of explaining the evolution in time and space of aftershock phenomena.

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Riassunto La teoria della dilatanza-diffusione fluida (DFD) del meccanismo sismico, ottenuta da studi di meccanica delle rocce, descrive le condizioni geofisiche per la creazione di una faglia attiva in termini di due parametri fondamentali: lo sforzo deviatorico e la pressione nei pori dovuta al fluido. Quest'ultima ha permesso di inserire, attraverso l'equazione di diffusione, il tempo come variabile nella teoria del meccanismo sismico. Si considera qui in dettaglio il campo di sforzo in prossimità della faglia dopo che si è verificato lo scivolamento, e la sua influenza sulla dilatanza e sulla pressione del fluido è analizzata per verificare la capacità della teoria DFD di spiegare l'evoluzione spazio-temporale degli aftershock.

     

Confronto critico tra kriging e analisi oggettiva

Riassunto Per la ricostruzione e la rappresentazione grafica di grandezze ambientali si fa spesso ricorso alla mappatura di isolinee. Per questo sono richiesti degli efficienti strumenti di interpolazione in grado di descrivere in modo obbiettivo e corretto il fenomeno in esame. In questo contesto la tecnica di interpolazione stocastica basata sulla teoria delKrigeage, applicata per lo più a fenomeni geologici in generale e idrologici, rappresenta un valido strumento automatico capace di produrre le mappe delle variabili in studio e del relativo intervallo di confidenza di ricostruzione. Analogo modello interpolativo è quello chiamato analisi oggettiva e prevalentemente adottato in campo metereologico-oceanografico. Entrambi i metodi ricostruiscono in modo obbiettivo le variabili in esame basandosi su due ipotesi statistiche: la convarianza dei dati osservati (variogramma) e il ?trend? dell'evento. Vengono qui confrontate le due tecniche, sia nel loro sviluppo teorico che nell'applicazione a due tipi di diversa informazione sperimentale (geologica ed oceanografica). Dall'esame complessivo che viene effettuato si conclude che i due metodi sono sostanzialmente identici. L'analisi oggettiva presenta comunque maggior generalità in quanto può essere applicata a campi dipendenti dal tempo.

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Summary Equicontour-line maps are often used in the reconstruction and in the graphic display of environmental phenomena. Effective and reliable interpolator tools are required to do this in the best objective manner. The stochastic-interpolation procedure based on the kriging technique satisfied this requirement and it is mostly applied to geological and hydrological problems. Along with the equicontour-plot map, the map of the standard deviation σ is given and provides the degree of reliability of the variable field reconstructed. A similar interpolation procedure, commonly used in meteorological-oceanographical fields, is called objective analysis. Both methods objectively reproduce the event under study, based upon two principal statistical hypotheses: the covariance of experimental data (variogram) and the trend of the occurrence. In this paper the two techniques are compared, either in their theoretical development, or in their application to the two different experimental data (geological and oceanographic). From the discussion which follows it can be concluded that the two methods are substantially identical. The objective analysis shows however more generality because it could be applied to time-dependent fields.

Lavoro eseguito nell'ambito del Progetto ?Sistema Lagunare Veneziano?.     

Phenomenological models for nitrogen transport in tissues

Summary Transfer mechanisms and critical pressures are essential elements in decompression calculations and staged procedures. By coupling a multitissue transfer model to fitted critical pressures, decompression data can be synthesized for rapid numerical implementation in applications. Parametric fits to the critical nitrogen pressures are generated for the six tissue compartments (5, 10, 20, 40, 80, 120 min) at seal-evel with both linear and constant-pressure ratio extrapolations to altitude conveniently effected with the barometer equation. The macroscopic model used to transfer nitrogen in tissues is described and functional forms of the fit equations are motivated. Accurate exponential representations for mantle pressures and the well-known Cross altitude factors are also generated. Fitted critical tensions vary inversely as the approximate fourth root of the tissue half-life and increase linearly with depth. Air mantle pressures decrease exponentially with altitude and inverse temperature. Using bounce dive constraints, a set of single-tissue decay coefficients, which increase logarithmically with depth, are extracted from depth-dependent decompression criteria and contrasted with corresponding multitissue decay parameters. Bend statistics and a decompression titration experiment, which predicts decreasing critical ratios at depth, are discussed. Overlapping predictions of the models and correlations with experiment are identified.

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Riassunto I meccanismi di trasferimento e le pressioni critiche sono elementi essenziali nei calcoli della decompressione e nelle procedure a stadi. Accoppiando un modello di trasferimento a molti tessuti e pressioni critiche adattate, i dati di decompressione possono essere sintetizzati per un rapido incremento numerico nelle applicazioni. Approssimazioni parametriche alle pressioni critiche dell'azoto sono generate per sei componenti del tessuto (5, 10, 20, 40, 80, 120 min) a livello del mare con estrapolazioni sia lineari che a pressione costante del rapporto ad un'altitudine convenientemente ottenuta con l'equazione barometro. Si descrive il modello macroscopico per trasferire azoto nei tessuti e si forniscono le motivazioni delle forme funzionali delle equazioni di approssimazione. Sono anche prodotte accurate rappresentazioni esponenziali per pressioni mantello ed i ben noti fattori di altitudine di Cross. Le tensioni critiche approssimate variano inversamente come la radice quarta approssimata della vita media del tessuto ed aumentano in maniera lineare con la profondità. Le pressioni del mantello d'aria diminuiscono esponenzialmente con l'altitudine e la temperatura inverse. Usando costanti di immersione di rimbalzo, un gruppo di coefficienti di decadimento di singoli tessuti, che aumentano logaritmicamente con la profondità, è estratto dai criteri di decompressione dipendenti dalla profondità ed è in contrasto con il parametro di decadimento a molti tessuti. La statistica dei piegamenti ed un esperimento di titolazione della decompressione, che prevede rapporti critici decrescenti in profondità, sono discussi. Si identificano le previsioni sovrapposte dei modelli e correlazioni con l'esperimento.

     

The effect of crack interaction on the critical stress for fracture propagation in brittle materials

Summary An analytical solution is found for the stress needed for catastrophic crack propagation, by means of a model of a solid with interacting, uniformly distributed microcracks. From the experimental data for Westerly granite is is shown that the classical single-crack model may be considered a fair approximation for most purposes.

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Riassunto Si trova una soluzione analitica dello sforzo necessario per il verificarsi della propagazione catastrofica di fratture partendo da un modello di solido reale con microfratture uniformemente distribuite ed interagenti. Usando i dati sperimentali per il granito Westerly si mostra che il modello classico a frattura singola può essere considerato una buona approssimazione per molti scopi.

     

Cronologia dei sedimenti marini costali e fenomeni cosmogeofisici negli ultimi 5000 anni

Riassunto Abbiamo analizzato i profili della concentrazione del carbonato di calcio (CaCO₃) in quattro cores di sedimenti recenti del Mar Ionio, che coprono un intervallo di ∼5000 anni, ed il profilo della termoluminescenza (TL) in uno di questi cores che copre un intervallo di ∼2000 anni. La velocità di sedimentazione è stata determinata con grande precisione utilizzando metodi radiometrici e di tefroanalisi e si è dimostrata costante ed identica per i quattro cores. I profili di CaCO₃ e di TL sono stati così trasformati in serie temporali. La precisione delle scale temporali ha permesso l'analisi accurata di significative ciclicità presenti nelle serie temporali ottenute e di individuare la loro possibile origine solare. Le serie di CaCO₃ sono perfettamente riproducibili e rivelano, in particolare, le periodicità di circa 90 anni (ciclo di Gleissberg) e di circa 200 anni presenti anche nel¹⁴C degli anelli degli alberi. Questa periodicità è accompagnata da due bande laterali che suggeriscono che l'onda di 200 anni è modulata da una componente con periodo di ∼2000 anni, come si trova anche nel radiocarbonio. L'analisi della serie temporale di TL rivela ben definite periodicità a 137.7 a, 59 a, 28.5 a, 22 a, 12.06 a, 10.8 a, che hanno notevoli corrispondenze con le periodicità trovate nelle macchie solari e nelle aurore. Inoltre, il battimento delle due onde con periodo decennale produce un treno d'onda con periodo di 11.4 a ed una modulazione d'ampiezza di 206 a già citata, ed i nodi del treno d'onda coincidono con i minimi delle macchie solari. I risultati ottenuti indicano un possibile meccanismo comune, di origine solare e/o climatica che controlla indici differenti in reservoirs terrestri.

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Summary The total carbonate deposited as CaCO₃ in four recent Ionian Sea sediment cores spanning the last 5000 years is analysed. The thermoluminescence (TL) in one of these cores, spanning the last 2000 years, is also studied. The sedimentation rate has been determined with high precision by radiometric and tephroanalysis methods. It is identical for the four cores and verified constant at least in the last 2000 years. The CaCO₃ and the TL time series obtained in this way reveal several outstanding features and well-defined cyclic variations. The analysis of the carbonate time series reveals, in particular, the presence of a periodicity of about 90 y (Gleissberg cycle) and of about 200 y accompanied by two sidebands, suggesting that the 200 y wave is modulated by a component with period of about 2000 y, as observed in the analysis of the tree rings¹⁴C. The analysis of the TL time series reveals well-defined periodicities at 137.7 y, 59 y, 28.5 y, 22 y, 12.06 y and 10.8 y, which are in good agreement whith periodicities present in the sunspot number and in the aurora time series. The beats of the two decennial TL periodicities produce a modulated wave train with an 11.4 y period carrier and a 206 y period amplitude modulation. The nodes of this wave train correspond to the sunspot number minimal. Furthermore, a comparison of the CaCO₃, TL and tree ring δ₁₄C time series shows several similarities. The results obtained indicate a possible common mechanism of solar and/or climatic origin which controls different indexes in terrestrial reservoirs.

Paper presented at the 6th Cosmic Physics National Conference, Palermo, 3–7 November 1992.     

A mathematical model of the field of precipitations

Summary The authors illustrate a mathematical model for the interpretation of dry and rainy periods, which can also point out the periodicities of the timeseries of precipitations and their importance. The model has been applied to the pluviometric series of Genoa University (1833–1979) and it was checked by the hydrometric data of the Bisagno stream at La Presa (1962).

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Riassunto Gli autori illustrano un modello matematico per l’interpretazione dei periodi secchi e di quelli piovosi, modello che può anche individuare le periodicità inste nelle serie temporali delle precipitazioni e la loro rilevanza. Il modello è stato applicato alla serie pluviometrica dell’Università di Genova (1833–1979) ed è stato testato con i valori del livello idrometrico del torrente Bisagno a La Presa (1962).

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Work carried out in the field of the P.F.Promotion of the Environment Quality, subprogram 5 under the Contracts No. 44/80.01738.90/150.6148 and No. 56/79.01490.90/115.6148.     

Many-body effects in the electron spectroscopies of incompletely filled bands

Summary Photoemission and Auger line shapes from almost completely filled bands have been widely discussed in recent years within a simplified model based on an Anderson Hamiltonian in which the virtual level shift due to the interactions is suitably compensated for. Up to now, the theory has been much more successful with XPS than with AES, and the reason for this was obscured by the lack of an exact solution and by the difficulty to assess the degree of validity of various approximate treatments that have been proposed. Here we present a Green’s function formalism that allows us to extend the closed band solution to the partially occupied case and lends itself to the exact numerical treatment of finite systems. By applying the theory to 27 and 125 atom clusters, we analyse the dependence of the spectra on hole-hole repulsionU with a degree of unfillingn _h≤0.25. We also consider the case when one of the spin subbands is full as a rough model for ferromagnetic metals. Correlation effects on the one-hole density of states produce a narrowing of the band region, while a split-off structure develops below the band forU comparable to the band width. The low-density approximation is good agreement with the exact results forn _h=0.1 and also forn _h=0.25 for small and moderateU. Our results on the Auger line shapes justify somewhat the suggestion by Haak and Bennetet al. that split-off states observed in photoemission must be discarded before computing the two-hole spectrum. Indeed self-energy corrections must be excluded also in bandlike cases, when the simple procedure of cutting off the unwanted structure is not applicable. This arises because, in a wide range of physical situations, the Auger line shape reflects the mutual scattering of undressed final-state holes.

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Riassunto Il modello teorico piú usato negli ultimi anni per le forme di riga di fotoemissione ed Auger di bande quasi completamente occupate si basa su un hamiltoniano di Anderson in cui lo spostamento del livello virtuale dovuto alle interazioni è opportunamente compensato. Finora la teoria ha dato risultati molto migliori per la fotoemissione che per lo spettro Auger. Le ragioni di ciò non sono chiare poiché non si dispone di una soluzione esatta ed è difficile valutare l’attendibilità delle varie approssimazioni note. Pertanto noi proponiamo un formalismo basato sulle funzioni di Green che permette, nel caso di aggregati finiti di atomi, di estendere la soluzione esatta, nota nel caso di bande chiuse, al caso di bande parzialmente occupate. Applicando il metodo a sistemi di 27 e 125 atomi, analizziamo la dipendenza degli spettri dalla repulsioneU tra lacune, per una concentrazione di lacunen _h≤0.25. Abbiamo considerato anche il caso in cui una delle sottobande di spin è completamente occupata come una prima approssimazione al problema di metalli ferromagnetici. Gli effetti di correlazione restringono il continuo nella densità di stati ad una particella e producono una struttura discreta sotto la banda seU è confrontabile con la larghezza della stessa. L’approssimazione di bassa densità è in buon accordo coi risultati esatti pern _h=0.1 ed anche pern _h=0.25 seU è piccolo o moderato. I nostri risultati sulla forma di riga Auger legittimano in qualche modo quanto suggerito da Haak e Bennetet al., e cioè che il picco satellite di fotoemissione deve essere soppresso nel calcolo della forma di riga Auger. Anzi, tutte le correzioni al propagatore ad un corpo, dovute agli effetti di correlazione, debbono essere escluse anche nel caso di spettri di tipo banda, dove, per l’assenza della struttura satellite in fotoemissione, il procedimento di Bennettet al. non è piú applicabile: infatti nella maggior parte dei casi d’interesse fisico, la forma di riga Auger riflette la dinamica di lacune non rinormalizzate.

     

Relaxation of young modulus by thermal treatment in metglas ribbons

Summary The Young modulus dependence on thermal treatment and magnetization state was analysed on various metallic glasses. Propagation of standing magnetoelastic waves was used as an investigation technique. A simple model was elaborated to predict the magnetoelastic coupling. The explanation of the results was suggested on the basis of macroscopic and microscopic relaxation effects and is also revealed by the measurement of internal friction and magnetoelastic-coupling constant.

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Riassunto Si è studiato il comportamento del modulo di Young nei vetri metallici in dipendenza del trattamento termico e dello stato di magnetizzazione dei provini. La tecnica sperimentale è basata sulla rilevazione delle onde magnetoelastiche stazionarie. Un semplice modello è usato per spiegare l'accoppiamento magnetoelastico. L'interpretazione dei risultati è data sulla base degli effetti di rilassamento macroscopici e microscopici che sono stati evidenziati da misure di frizione interna e di costante di accoppiamento magnetoelastico.