Numerically Efficient Techniques for Electromagnetic Scattering Calculations in the Frequency Domain

Questo lavoro di tesi si prefigge lo scopo di sviluppare algoritmi numerici nel dominio della frequenza al fine di superare alcuni dei limiti che caratterizzano le tecniche convenzionali di analisi elettromagnetica. In particolare, nel primo capitolo, è riportata una formulazione MoM la quale, impiegando espressioni analitiche per il campo elettromagnetico radiato da un dipolo elettricamente corto, riesce ad evitare l’utilizzo di equazioni a potenziali misti e di conseguenza i relativi problemi a bassa frequenza e il trattamento della singolarità proprio della funzione di Green. Nel terzo capitolo verrà introdotto l’algoritmo di tipo Dipole Moment e la sua applicazione alla risoluzione di problemi di scattering elettromagnetico. In particolare verrà dimostrato che la suddetta tecnica permette di risolvere agevolmente problemi caratterizzati da perdite e spessori finiti senza incorrere in matrici numericamente mal condizionate. La soluzione di problemi di tipo multiscala, i quali coinvolgono contemporaneamente oggetti sia piccoli che grandi rispetto alla lunghezza d’onda, risulta spesso fortemente onerosa dal punto di vista computazionale costringendo a sacrificare l’accuratezza del risultato finale a causa delle limitate risorse di calcolo a disposizione. Al fine di superare i problemi precedentemente citati, nell’ultima parte dell’elaborato verrà introdotta una tecnica ibrida che combina il metodo Dipole Moment con un nuovo algoritmo ricorsivo nel dominio della frequenza, il RUFD. Tale metodo si è infatti dimostrato essere vantaggioso sia in termini di tempo che di occupazione di memoria rispetto ai principali solutori elettromagnetici disponibili in commercio

The Dipole Moment (DM) and Recursive Update in Frequency Domain (RUFD) Methods: Two Novel Techniques in Computational Electromagnetics

In this paper, we begin by introducing a novel concept for formulating electromagnetic simulation problems that is based on the use of the Dipole Moment (DM) approach, which has several desirable features. First, it circumvents the need to deal with the singularity that is inherently encountered during the process of evaluating the matrix elements in the conventional Method of Moments (MoM) formulation based on the Green's function approach. Second, it handles both dielectric and conducting materials, be they lossy or lossless, in a universal manner, without employing different starting points for the formulation. This enables us to handle inhomogeneous problems in a convenient manner using a single formulation. Third, it does not suffer from the so-called “low-frequency breakdown” problem in the conventional MoM formulation, which is presently handled by using special basis functions, such as the loop-star. Fourth, it enables us to hybridize with finite methods to solve multi-scale problems in a convenient manner

Crime scene and body alterations caused by arthropods: implications in death investigation

The activity of arthropods on corpses has been largely investigated, since they can produce information to reconstruct the peri-mortem events. However, the feeding/movement activity of insects around the crime scene, among the clothes and on the body, can also cause some alterations that can lead to wrong reconstruction and misinterpretations. This article summarises all the post-mortem arthropods artefacts related to the scene (i.e. fly artefacts and floor stripes) and the body (i.e. skin and other soft tissue alterations, bone alterations and hair alterations) that can mislead the forensic pathologist, discussing macroscopic and microscopic findings derived from forensic casework and from experimental laboratory studies, in order to provide a useful instrument to avoid misinterpretations and evaluation errors. Finally, some procedural notes for the documentation and the interpretation of findings are proposed

PROGETTO ED ANALISI DEL COMPORTAMENTO ALL'INCENDIO DI UN EDIFICIO MULTIFUNZIONALE CON STRUTTURA MISTA ACCIAIO - C.A.

La tesi è stata organizzata in tre parti, ciascuna delle quali tratta un aspetto specifico; nella prima parte è stato descritto il progetto dal punto di vista architettonico soffermandosi su vari aspetti quali, ad esempio, i vincoli, la scelta dei materiali e la sistemazione esterna. La seconda parte riguarda il progetto strutturale dell'edificio; in questa parte sono riportati tutti i calcoli effettuati per dimensionare le varie parti che compongono la struttura, dal predimensionamento alle verifiche. Infine nella terza parte è stata effettuata l'analisi della struttura in caso di incendio; sono state riportate tutte le considerazioni fatte in merito alla schematizzazione dell'incendio, le analisi e le verifiche effettuate, inserendo inoltre una valutazione a livello economico nella quale si confrontano due tipi di protettivi ed i metodi di calcolo per quantificare lo spessore necessario di protettivo da applicare

VULNERABILITA SISMICA E VALUTAZIONE DEL DANNO AL PATRIMONIO ECCLESIASTICO DELLA LUNIGIANA A SEGUITO DELL'EVENTO DEL 2013

La valutazione della vulnerabilità e del danno degli edifici di culto rappresenta un punto di partenza per capire meglio gli effetti del terremoto su una parte di costruito del quale nella maggior parte dei casi non si conoscono le tecniche costruttive e i materiali. Queste incertezze unite alle modifiche apportate nei secoli rendono questa valutazione ancora più difficoltosa e non priva di incertezze. Gli indici che poi si ricavano vanno anche inseriti in un contesto sia costruttivo che territoriale, infatti a seconda degli accorgimenti strutturali, delle tipologie di terreno e soprattutto della distanza dall'epicentro i valori del danno non sempre vanno di pari passo con quelli di vulnerabilità anche a parità di distanza epicentrale, infatti si possono trovare chiese con indici di vulnerabilità bassi e notevolmente danneggiate e anche casi opposti in cui chiese con alta vulnerabilità che riportano danni lievi. Il nostro studio ha preso in esame 26 Chiese appartenenti alla Diocesi di Massa-Carrara, disposte principalmente nei Comuni di Casola in Lunigiana, di Fivizzano ed una chiesa della Diocesi di Pisa nel Comune di Minucciano. Di tutte le Chiese oggetto di studio sono state compilate le schede di II livello per il calcolo della Vulnerabilità e del Danno correlandoli poi con la tipologia di terreno e la distanza epicentrale. Il lavoro è stato articolato in quattro parti: Nella prima parte si riporta una breve cronologia degli eventi sismici che negli anni hanno colpito il territorio della Lunigiana, soffermandoci sulla sequenza sismica del 21 giugno 2013. Inoltre in questa parte sono stati analizzati i dati raccolti con la schedatura AEDES e quelli relativi ai questionari on-line subito dopo la scossa principale. Nella seconda parte ci si concentra principalmente sulla descrizione delle Chiese analizzate, descrivendo brevemente la tipologia costruttiva ed inserendo anche alcune notizie storiche. Sono stati descritti anche i quadri fessurativi di tutte le chiese e analizzati per tipologia. Nella terza parte si analizza la procedura di rilievo con le schede di II livello, descrivendo il criterio di calcolo degli indici di vulnerabilità e di danno. Successivamente si valutano tutte le correlazioni tra questi indici, la tipologia di terreno e la distanza epicentrale e si fanno confronti tra le accelerazioni presunte, calcolate con la formula di Sabetta e Pugliese, e quelle che portano allo SLD ed allo SLV. Nella quarta parte ci si sofferma sull'analisi dei cinematismi di collasso di alcune parti delle Chiese descrivendo la procedura di calcolo e facendo anche in questo caso un confronto tra le accelerazioni di attivazione e quelle presunte calcolate con la formula di Sabetta e Pugliese. Infine nella quinta ed ultima parte si analizzano gli effetti locali con delle registrazioni di "rumore ambientale" effettuate presso la Chiesa di Monzone Alto il 23 giugno 2015. Tutto questo per cogliere effetti di amplificazione o smorzamento tra la base del paese e la sommità dove è collocata la Chiesa di San Prospero

Leakage And Rotordynamic Effects Of Compressible Annular Seals.

LecturePg. 175-19

Development and validation of a rapid LC-MS/MS method for the detection of 182 novel psychoactive substances in whole blood

INTRODUCTION: The analysis of novel psychoactive substances (NPS) represents a challenge in forensic toxicology, due to the high number of compounds characterized by different structures and physicochemical properties both among different subclasses and within a single subclass of NPS. The aim of the present work is the development and validation of a targeted liquid chromatography tandem mass spectrometry (LC-MS/MS) method for the detection of NPS in whole blood.MATERIALS AND METHODS: A protein-precipitation based LC-MS/MS method for the detection of more than 180 NPS was developed and validated by assessing the following parameters: selectivity, linearity, accuracy, precision, limit of detection (LOD) and of quantification (LOQ) recovery, and matrix effect. Then, the method was applied to real forensic samples.RESULTS: The method allowed the identification of 132 synthetic cannabinoids, 22 synthetic opioids, and 28 substances among synthetic cathinones, stimulants, and other drugs. Validation was successfully achieved for most of the compounds. Linearity was in the range of 0.25-10ng/ml for synthetic cannabinoids and 0.25-25ng/ml for other drugs. Accuracy and precision were acceptable according to international guidelines. Three cases tested positive for fentanyl and ketamine, in the setting of emergency room administration.CONCLUSIONS: The present methodology represents a fast, not expensive, wide-panel method for the analysis of more than 180 NPS by LC-MS/MS, which can be profitably applied both in a clinical context and in postmortem toxicology

Insights in opiates toxicity: impairment of human vascular mesenchymal stromal cells

: The most common pulmonary findings in opiate-related fatalities are congestion and oedema, as well as acute and/or chronic alveolar haemorrhage, the cause of which is thought to be a damage to the capillary endothelium related to ischemia. Human vascular mesenchymal stromal cells (vMSCs) play a fundamental role in tissue regeneration and repair after endothelial cell injury, and they express opioid receptors. The aim of this study was to assess the effect of in vitro morphine exposure on the physiological activity and maintenance of human vMSCs. vMSCs were obtained from abdominal aorta fragments collected during surgery repair and were exposed to incremental doses (0.1 mM, 0.4 mM, 0.8 mM and 1 mM) of morphine sulphate for 7 days. The effect was investigated through cell viability assessment, proliferation assay, reactive oxygen species (ROS) detection assay, senescence-associated β-galactosidase assay, senescent-related markers (p21WAF1/CIP1 and p16INK4) and the apoptosis-related marker caspase 3. Moreover, an ultrastructural analysis by transmission electron microscopy and in vitro vascular differentiation were evaluated. Results showed a decrease of the cellular metabolic activity, a pro-oxidant and pro-senescence effect, an increase in intracellular ROS and the activation of the apoptosis signalling, as well as ultrastructural modifications and impairment of vascular differentiation after morphine treatment of vMSC. Although confirmation studies are required on real fatal opiate intoxications, the approach based on morphological and immunofluorescence methodologies may have a high potential also as a useful tool or as a complementary method in forensic pathology. The application of these techniques in the future may lead to the identification of new markers and morphological parameters useful as complementary investigations for drug-related deaths

Deliberate Self-Poisoning: Real-Time Characterization of Suicidal Habits and Toxidromes in the Food and Drug Administration Adverse Event Reporting System

IntroductionDeliberate self-poisoning (DSP) using drugs is the preferred method of suicide at a global level. Its investigation is hampered by limited sample sizes and data reliability. We investigate the role of the US FDA Adverse Event Reporting System (FAERS), a consolidated pharmacovigilance database, in outlining DSP habits and toxidromes.MethodsWe retrieved cases of 'intentional overdose' and 'poisoning deliberate' from the FAERS (January 2004-December 2021). Using descriptive and disproportionality analyses, we estimated temporal trends, potential risk factors, toxidromes, case-fatality rates and lethal doses (LDs) for the most frequently reported drugs.ResultsWe retrieved 42,103 DSP cases (17% fatal). Most cases were submitted in winter. Reports of DSP involved younger people, psychiatric conditions, and alcohol use, compared with non-DSP, and fatality was higher in men and older patients. Suspected drugs were mainly antidepressants, analgesics, and antipsychotics. Multiple drug intake was recorded in more than 50% of the reports, especially analgesics, psychotropics, and cardiovascular agents. The most frequently reported drugs were paracetamol, promethazine, amlodipine, quetiapine, and metformin. We estimated LD25 for paracetamol (150 g).ConclusionWorldwide coverage of the FAERS complements existing knowledge about DSP and may drive tailored prevention measures to timely address the DSP phenomenon and prevent intentional suicides

Multipartite Entanglement in Rabi Driven Superconducting Qubits

Exploring highly connected networks of qubits is invaluable for implementing various quantum algorithms and simulations as it allows for entangling qubits with reduced circuit depth. Here, we demonstrate a multi-qubit STAR (Sideband Tone Assisted Rabi driven) gate. Our scheme is inspired by the ion qubit M{\o}lmer-S{\o}rensen gate and is mediated by a shared photonic mode and Rabi-driven superconducting qubits, which relaxes restrictions on qubit frequencies during fabrication and supports scalability. We achieve a two-qubit gate with maximum state fidelity of 0.95 in 310 ns, a three-qubit gate with state fidelity 0.905 in 217 ns, and a four-qubit gate with state fidelity 0.66 in 200 ns. Furthermore, we develop a model of the gate that show the four-qubit gate is limited by shared resonator losses and the spread of qubit-resonator couplings, which must be addressed to reach high-fidelity operations.Comment: 16 pages, 14 figure