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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Further developments of a general method for deducing average hourly insolations from average daily insolations

Summary The hourly solar-radiation values, global and diffuse, recorded during nine years in the town of Genua and at Monte Capellino and during seven years in the town of Macerata, in Italy, have been used to find simple expressions which give the hourly and daily solar irradiations in average sky conditions. It is then shown how the long-term average hourly, direct and diffuse, irradiation can be deduced with good accuracy by using, solely, the knowledge of the long-term average daily, direct and diffuse, irradiations, respectively. The long-term averages have been calculated, with an original method, on a time basis of six days instead of the monthly time basis, as is usual in the literature. Finally, the correlation between long-term averages of diffuse and global solar radiation is analysed and discussed.

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Riassunto L'analisi dei valori orari della radiazione solare, globale e diffusa, registrati per nove anni nella città di Genova e sul Monte Capellino e per sette anni nella città di Macerata, in Italia, ha permesso di trovare semplici espressioni che danno i valori degl'irraggiamenti solari, orari e giornalieri, in condizioni di cielo medie. è quindi mostrato come il valore orario della radiazione diretta e diffusa, mediato su tempi lunghi, possa essere dedotto, con buona approssimazione, dalla sola conoscenza del valore giornaliero della radiazione, rispettivamente diretta e diffusa, mediato su tempi lunghi. Le medie su tempi lunghi sono state calcolate applicando una metodologia originale, sulla base di periodi di sei giorni invece che su quelle, abituale nella letteratura, di periodi di un mese. Infine è stata analizzata e discussa la correlazione fra i valori giornalieri di radiazione diffusa, mediati su tempi lunghi, e i valori orari di radiazione globale, pure mediati su tempi lunghi.

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Work supported by CNR-Progetto Finalizzato Energetica, S.P. RERE, Tema N, under contract 80.00936.92.     

Determination of the interference between the elements of a central-receiver solar system

Summary This work deals with the problem of determining the shadow and blocking effects between the rectangular heliostats of a central-receiver system for the utilization of solar energy. The type of approach followed is the McFee approach, suitably generalized. Indications are also given regarding the calculation of the density of radiation collected on a receiver assumed to be flat.

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Riassunto Questo lavoro affronta il problema della determinazione degli effetti di shadow e blocking tra eliostati rettangolari di un sistema a ricevitore centrale ai fini dello sfruttamento dell'energia solare. Il tipo di approccio seguíto è quello di McFee, opportunamente generalizzato. Si forniscono anche indicazioni per il calcolo della densità di radiazione raccolta sul ricevitore che qui è considerato piatto.

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Il presente lavoro è oggetto di un contratto di ricerca fra il CRTN, ENEL e l'Istituto di Fisica dell'Università di Milano.     

On the 3391 superstimulation and its competition with the 633 laser oscillations

Summary Competition between the 3391 radiation emitted by a long He−Ne tube and the 633 laser oscillations was investigated experimentally. the results were analysed by means of the balance equations of populations. The absolute values of populations of the 5s′[1/2] ₁ ⁰ and 4p′[3/2]₂ levels, the excitation rates of the levels and the rates of induced transitions were computed. A new experiment on the 3391 radiation generated by the long He−Ne tube showed a negligible value of the radiation in the middle of the tube.

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Riassunto Si è studiata sperimentalmente la competizione tra la radiazione 3391 emessa da un lungo tubo a He−Ne e l'oscillazione dellaser 633. I risultati sono stati analizzati per mezzo dell'equazioni di bilanciamento delle popolazioni. Sono stati calcolati i valori assoluti delle popolazioni dei livelli 5s′[1/2] ₁ ⁰ e 4p′[3/2]₂, i valori di eccitazione dei livelli e i valori delle transizioni indotte. Un nuovo esperimento sulla radiazione 3391 generata dal lungo tubo a He−Ne ha mostrato un valore trascurabile della radiazione nel centro del tubo.

     

Second-harmonic generation in centro-symmetric semiconductors

Summary The crystallographic dependence of optical-second-harmonic generation (SHG) in Si and Ge single crystals is obtained with 10 ps pulses at 527 nm and at incident fluences above the threshold for laser melting of the crystal lattice. We find that the experimentally observed dependence of SHG on crystal orientation remains unchanged up to the damage limit. Observed selection rules are analysed in terms of various possible contributions.

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Riassunto Generazione della seconda armonica ottica è ottenuta nei monocristalli di Si e Ge con impulsi laser di 10 ps, a 527 nm, e con densità di energia inpingente superiore all soglia per la fuzione del reticolo cristallino. Si osserva che la seconda armonica mantiene la propria dipendenza dall' orientazione cristallografica, indipendente dal valore della densità di energia che è incidente sulla superficie cristallina, fino alla soglia del danno. Il mutamento d'intensità di generazione a secondo orientazione cristallografica e piano di polarizzazione è stato analizzato in funzione di vari contributi probabili.

     

Critical behaviour of a class of Ornstein-Zernike systems on a lattice

Summary The critical behaviour of a class of Ornstein-Zernike systems,i.e. systems in which the direct correlation function has the range of the potential, is studied for a lattice gas with nearest-neighbour interaction. The generic critical behaviour is equal to that of the mean spherical model. The Percus-Yevick equation falls in a special class due to the vanishing of a suitable expansion coefficient at the critical point. This special class has classical (mean field) critical exponents but a non-classical and nonuniversal scaling function.

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Riassunto Si presenta lo studio del comportamento critico di una classe di sistemi Ornstein-Zernike (sistemi in cui la funzione di correlazione diretta ha il raggio d'azione del potenziale) nel caso di gas reticolare con interazione a primi vicini. L'analisi mostra che, in generale, il comportamento critico presentato da questa classe risulta uguale a quello del modello sferico. L'equazione di Percus-Yevick cade in una speciale sottoclasse a causa dell'annullarsi al punto critico di un particolare coefficiente di sviluppo. Questa sottoclasse speciale ha esponenti critici classici (campo medio), ma funzioni di scala non classiche e non universali.

     

Interference in the photodissociation (photoionization) by two close-lying frequencies

Summary The problem of photodissociation (photoionization) by two close-lying frequencies (two modes of a laser or two different lasers) is examined. In the case of one bound state and one continuum the problem is solved analytically and the solution is used to show that the photodissociation (photoionization) yield is reduced due to the interference between the two competing channels (i.e. absorption from one or the other photon mode). It is also shown that the population flow into the continuum happens simultaneously with a relevant photon redistribution between the two modes.

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Riassunto Si studia il problema della fotodissociazione (fotoionizzazione) ad opera di due frequenze vicine. Nel caso di un solo stato legato accoppiato dalla radiazione ad un continuo, si ricava una soluzione analitica del problema. Tale soluzione è adoperata per mostrare che la resa del processo è ridotta a causa dell'interferenza fra i due canali competitivi (assorbimento di uno o dell'altro fotone). Si mostra anche che contemporaneamente al flusso nel continuo si verifica una ridistribuzione dei fotoni fra i due modi.

     

Transition radiation from polarization charges

Summary A treatment of transition radiation is presented. This is based on the fields produced by the polarization charges in the radiation zone. These charges are extracted from the exact forms of the fields which were derived previously. A distinction is found between the radiation in the forward and in the backward regions. This would call for experimental verification. Comparison with other treatments shows similarity in the general features but important differences in the details.

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Riassunto Si presenta una trattazione della radiazione transitoria. Essa è basata sui campi emessi nella regione asintotica dalle cariche di polarizzazione. Queste cariche sono estratte dalle forme esatte di campi che erano stati precedentemente derivati. Si verifica una distinzione chiara fra la radiazione nella direzione avanti e indietro. Questo neccesiterebbe una verifica sperimentale. Il confronto con altri trattamenti mostra una somiglianza nelle linee generali ma anche importanti differenze nei dettagli.

     

Fluctuation-dissipation theorem and intrinsic stochasticity of climate

Summary In climate dynamics the effect of internally generated fluctuations is usually described by augmenting the balance equations through the addition ofrandom forces. In this paper the properties of these forces are investigated. Afluctuation-dissipation theorem relating their covariance matrix to the phenomenological coefficients such as eddy diffusivity is proposed. The theorem is subsequently used to identify the statistical properties of the climatic variables themselves, and thus to characterize climatic variability from the standpoint of the statistical theory of irreversible processes. Applications to a simple thermal convection problem and to a zonally averaged energy-balance model are presented; the possibility of experimental verification is discussed.

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Riassunto Nella dinamica del clima si descrive solitamente l'effetto delle fluttuazioni generate internamente aumentando le equazioni del bilancio con l'aggiunta di forze casuali. In questo lavoro si studiano le proprietà di queste forze. Si propone un teorema di fluttuazione-dissipazione che correla la matrice di covarianza ai coefficienti fenomenologici come la diffusività turbolenta. Il teorema è usato successivamente per identificare le proprietà statistiche delle variabili climatiche stesse e per caratterizzare la variabilità climatica dal punto di vista della teoria statistica dei processi irreversibili. Si presentano applicazioni a un problema semplice di convezione termica e ad un modello di bilancio d'energia mediato a zone; si discute la possibilità di verifica sperimentale.

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Traduzione a cura della Redazione.     

Influence of electron coulomb interaction on the relaxation of the electrons in collision-dominated plasmas

Summary The temporal evolution of the electron energy distribution function (e.d.f.) in neon plasmas following a sudden change of the electric field has been calculated by solving the time-dependent Boltzmann equation either in the presence or in the absence of electron-electron collisions. The results show that the presence of e-e interaction does not strongly modify the global relaxation time of e.d.f., having, however, strong consequences on the early part of the e.d.f. evolution.

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Riassunto L'evoluzione temporale della funzione di distribuzione in energia degli elettroni in plasmi di neon, causata da variazioni istantanee del campo elettrico applicato, è stata calcolata risolvendo l'equazione di Boltzmann dipendente dal tempo sia in presenza sia in assenza delle collisioni elettrone-elettrone. I risultati mostrano che la presenza delle collisioni elettrone-elettrone non modifica fortemente il tempo globale di rilassamento, pur avendo forti conseguenze sull'evoluzione iniziale della funzione di distribuzione in energia degli elettroni.

     

Measurements of the distribution of the flux of energy in the focus of a solar concentrator with visualization techniques

Summary This work analyses the setting-up of an optical head which allows the visualization of a section of the distribution of the flux of energy along the focal axis of optical systems in general and of solar concentrators in particular. A circular-type solar concentrator, with the reflector consisting of a plastic lamina aspirated by means of a pump, has been built. The distribution of the energy flux in the focus of this concentrator has been calculated by the theoretical method. Results are compared with experimental data obtained by means of the optical head.

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Riassunto Questo lavoro analizza la messa a punto di una testa ottica che consente la visualizazione di una sezione della distribuzione del flusso di energia lungo l'asse focale di sistemi ottici in generale e in particolare di concentratori solari. è stato realizzato un concentratore solare di tipo circolare, con riflettore costituito da una lamina di plastica aspirata mediante una pompa. La distribuzione del flusso energetico nel fuoco di questo concentratore è stata ricavata per via teorica. è stato fatto un confronto con misure sperimentali ottenute mediante la testa ottica.

     

Classificazione automatica delle conformazioni delle anse degli anticorpi

Sommario: I siti di legame con l'antigene degli anticorpi sono costituiti principalmente da sei anse, le RDC (Regioni determinante la complementarietà). La conformazione della catena principale di cinque di queste anse è descritta dal modello delle “strutture canoniche”, secondo il quale le catene principali di queste anse possiedono un repertorio di conformazioni limitato e discreto. Le conformazioni osservate per l'ultima ansa (RDC3 della catena pesante) sono molto più variabili, e qui ci limitiamo a distinguere fra le conformazioni di questa regione più vicine all'impalcatura. Dato il rapido aumento nella popolazione di strutture delle immunoglobuline nella banca dati, sarebbe utile avere un metodo automatico per identificare le strutture canoniche di un anticorpo. Abbiamo scritto un programma che accetta in entrata le coordinate di una struttura di un anticorpo, e assegna le strutture canoniche delle anse. Il programma utilizza (1) un insieme delle strutture di anticorpi conosciute e la definizione delle RDC in tutte queste strutture, e (2) le coordinate degli esempi che ci forniscono la definizione di ciascuna struttura canonica.

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Classificazione automatica delle conformazioni delle anse degli anticorpi

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Ricevuto il 10 Agosto 1999     

Biostimulation of HeLa cells by low-intensity visible light

Summary The action of low-intensity red light with λ=633 nm (a He−Ne laser, a filament lamp with light filters a dye-laser pumped by a Cu laser) on the intensity of nucleic-acid synthesis in HeLa cells 1.5 hours after irradiation has been studied. It has been shown that the DNA synthesis is stimulated similarly after irradiation both by the He−Ne laser and by an ordinary source. The RNA synthesis intensity does not alter in both cases. A high-repetition-rate radiation at λ=633 nm acts in the opposite manner: it stimulates the RNA synthesis and the DNA synthesis remains constant. The action spectra of the DNA and RNA synthesis stimulation by continuous light in the range (570÷693) nm are presented.

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Riassunto è stata studiata l'azione della luce rossa a bassa intensità con λ=633nm (un laser a He−Ne, una lampadina a filamento con filtri per la luce, un laser a colorante pompato da un laser a Cu) sull'intensità della sintesi degli acidi nucleici in cellule HeLa un'ora e mezzo dopo irradiazione. Si è mostrato che la sintesi del DNA è stimolata in modo simile dopo irradiazione sia con laser a He−Ne che da una sorgente ordinaria. La sintesi del RNA non è alterata in entrambi i casi. Una radiazione ad alta frequenza di ripetizione a λ=633 nm agisce in maniera opposta: stimola la sintesi del RNA, mentre la sintesi del DNA resta costante. Si forniscono gli spettri d'azione della sintesi di DNA ed RNA mediante luce continua nell'intervallo da 570 a 693 nm.

     

Light guides with thermohydrodynamic gas lenses (TGL)

Summary Light guides with thermohydrodynamic gas lenses (TGL) are studied from both the optical and the therno-fluid-dynamic point of view.

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Riassunto Guide di luce con lenti a gas termoidrodinamici (TGL) sono studiate sia dal punto di vista ottico che da quello termofluidodinamico.

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Studies of pulse profiles from extensive-air-shower detectors

Summary A fast-storage oscilloscope and a digital transient recorder have been used to measure the rise time of pulse profiles from three types of EAS detector responding to EAS initiated by primary cosmic rays of energy between 10¹⁷ and 10¹⁸ eV. The average time spreads of the response of shielded and unshilded scintillators and deep-water Čerenkov detectors have been studied in order to develop the new recording techniques and also to attempt to derive properties of the primary particles. The new techniques have proved to represent a considerable improvement on previous methods. The analysis of results from the preliminary period of operation has proved encouraging, the data supporting other evidence indicating the lack of compatibility of “scaling” in very-high-energy nuclear interactions unless heavy primary cosmic rays are assumed. Some anomalous events are discussed.

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Riassunto Un oscilloscopio a immagazzinamento rapido e un registratore digitale di transitori sono stati usati per misurare il tempo di salita dei profili di impulso per tre tipi di misuratore di EAS che rispondono a EAS iniziati da raggi cosmici primari di energia tra 10¹⁷ e 10¹⁸ eV. Le distribuzioni medie nel tempo della risposta di scintillatori schermati e non schermati e di misuratori di Čerenkov in acqua profonda sono stati studiati allo scopo di sviluppare le nuove tecniche di registrazione e anche di tentare di derivare le proprietà delle particelle primarie. Le nuove tecniche hanno mostrato di costituire un considerevole miglioramento dei metodi precedenti. L'analisi dei risultati a partire dal periodo preliminare di operazione è apparsa incoraggiante, dato che i dati forniscono altre prove della mancanza di compatibilità della “variazione di scala” in interazioni nucleari a energie molto alte, a meno che non si assumano raggi cosmici primari pesanti. Si discutono alcuni eventi anomali.

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To speed up publication, the authors of this paper have agreed to not receive the proofs for correction.     

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.

     

Measurement of temperature distribution in thermocapillary instability

Summary We report the measurement of the temperature field inside a fluid layer with a free surface, heated from below, in the unstable regime (thermocapillary instability or Marangoni effect). The measurements have been done when the convective flow was time dependent. We show the evolution of the temperature spatial distribution in the periodic and biperiodic regimes. We also discuss the main differences of the temperature field between Rayleigh-Benard and Marangoni instabilities.

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Riassunto Si riporta la misura del campo di temperatura in uno strato di fluido scaldato dal di sotto e con una superficie libera nel regime instabile (instabilità termocapillare o effetto Marangoni). Le misure sono state effettuate quando il moto convettivo non era stazionario. L’evoluzione della distribuzione spaziale della temperatura è stata seguita nel regime periodico e biperiodico. Si discutono inoltre le prineipali differenze del campo di temperatura fra l’instabilità di Rayleigh-Benard e quella di Marangoni.

     

Double-layer selective coating, high-temperature resistant, for the conversion of solar energy into heat

Summary A method is proposed for the realization of an absorbing surface, selective to the solar radiation, able to work up to a temperature of ≈300°C. The performances of the surface are analysed for different working temperatures, solving the energy conservation equation. The optical parameters of the surface on which it is possible to operate are optimized for the working temperatures taken into account.

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Riassunto Si propone un metodo per la realizzazione di una superfice assorbente, selettiva alla radiazione solare, in grado di operare fino a temperature di ≈300°C. Le prestazioni della superfice sono analizzate per differenti temperature di lavoro, risolvendo l'equazione di conservazione dell'energia. I parametri ottici della superfice sui quali è possibile intervenire sono ottimizzati per le temperature di lavoro prese in considerazione.

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To speed up publication, the authors of this paper have agreed to not receive the proofs for correction.     

Spatial and temporal plasma inhomogeneity effects on the luminescence of highly excited GaAs/AlGaAs multiple quantum well structures

Summary The effects on the luminescence lineshape of the spatial and temporal inhomogeneities of the electron-hole plasma generated by strong laser pulses in GaAs/AlGaAs multiple quantum well structures are experimentally investigated. It is found that inhomogeneities strongly affect the luminescence spectra and must be taken into account for a correct interpretation of the experimental data. The lineshape of the luminescence spectra is analysed using a statistical model that includes, in a simple way, the spatial and temporal inhomogeneities of the laser pulses used for excitation. A fair agreement is obtained with the experimental data; at the same time the values of the fit parameters turn out to be rather sensitive to the model assumed for describing the inhomogeneities. Therefore, caution has to be used when inferring plasma properties, such as the carrier density and temperature, from a lineshape analysis.

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Riassunto Si presenta, in questo lavoro, uno studio sperimentale degli effetti delle disomogeneità spaziali e temporali nei plasmi di elettroni e lacune generati da impulsi laser potenti in strutture a buche quantiche di GaAs/AlGaAs. Si trova che tali disomogeneità modificano fortemente gli spettri di fotoluminescenza e devono quindi essere considerate per una corretta interpretazione dei dati sperimentali. La forma di riga degli spettri di luminescenza viene analizzata mediante un modello statistico che include, in modo semplice, le disomogeneità spaziali e temporali degli impulsi laser usati per l’eccitazione. Si ottiene un accordo soddisfacente con i dati sperimentali e si trova che i valori dei parametri ottenuti dal fit dipendono in modo sensibile dal modello assunto per la descrizione delle disomogeneità. Grande cautela deve essere quindi usata nel dedurre le proprietà del plasma fotogenerato a partire da una analisi delle forme di riga.

     

Temperature phase diagram of a quantum spin-1 Ising-like model with multipolar couplings

Summary A quantum spin-1 Ising-like model with dipolar as well as quadrupolar interactions and with an external field coupled to both dipole and quadrupole components is analysed in terms of an improved version of the mean-field theory (which has the usual mean-field theory as its zeroth order). The critical-surface equations in the complete phase space (temperature and field components) are explicitly derived by a Landau expansion at the lower order of the theory. Moreover, the full phase diagram is numerically described at the second order. The expressions for the free energy and the magnetization are given in detail.

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Riassunto Utilizzando una versione migliorata della teoria di campo medio (che ha come approssimazione d'ordine zero l'usuale teoria di campo medio) si analizza un modello quantistico tipo Ising di spin 1 con interazioni dipolari e quadrupolari e con un campo esterno accoppiato sia alle componenti di dipolo che di quadrupolo. Le equazioni delle superfici critiche nel diagramma di fase completo (temperatura e componenti di campo) sono derivate esplicitamente all'ordine piú basso della teoria. Il diagramma di fase completo all'ordine due è descritto numericamente. Le espressioni per l'energia libera e la magnetizzazione sono fornite in dettaglio.