Valutazione delle performance degli scalpelli da perforazione: studi teorici, analisi dati e valutazioni tecnico-economiche

The study is aimed to calculate an innovative numerical index for bit performance evaluation called Bit Index (BI), applied on a new type of bit database named Formation Drillability Catalogue (FDC). A dedicated research programme (developed by Eni E&P and the University of Bologna) studied a drilling model for bit performance evaluation named BI, derived from data recorded while drilling (bit records, master log, wireline log, etc.) and dull bit evaluation. This index is calculated with data collected inside the FDC, a novel classification of Italian formations aimed to the geotechnical and geomechanical characterization and subdivisions of the formations, called Minimum Interval (MI). FDC was conceived and prepared at Eni E&P Div., and contains a large number of significant drilling parameters. Five wells have been identified inside the FDC and have been tested for bit performance evaluation. The values of BI are calculated for each bit run and are compared with the values of the cost per metre. The case study analyzes bits of the same type, diameters and run in the same formation. The BI methodology implemented on MI classification of FDC can improve consistently the bit performances evaluation, and it helps to identify the best performer bits. Moreover, FDC turned out to be functional to BI, since it discloses and organizes formation details that are not easily detectable or usable from bit records or master logs, allowing for targeted bit performance evaluations. At this stage of development, the BI methodology proved to be economic and reliable. The quality of bit performance analysis obtained with BI seems also more effective than the traditional “quick look” analysis, performed on bit records, or on the pure cost per metre evaluation.

Cosmogenic activation of xenon and copper

Rare event search experiments using liquid xenon as target and detection medium require ultra-low background levels to fully exploit their physics potential. Cosmic ray induced activation of the detector components and, even more importantly, of the xenon itself during production, transportation and storage at the Earth's surface, might result in the production of radioactive isotopes with long half-lives, with a possible impact on the expected background. We present the first dedicated study on the cosmogenic activation of xenon after 345 days of exposure to cosmic rays at the Jungfraujoch research station at 3470m above sea level, complemented by a study of copper which has been activated simultaneously. We have directly observed the production of 7Be, 101Rh, 125Sb, 126I and 127Xe in xenon, out of which only 125Sb could potentially lead to background for a multi-ton scale dark matter search. The production rates for five out of eight studied radioactive isotopes in copper are in agreement with the only existing dedicated activation measurement, while we observe lower rates for the remaining ones. The specific saturation activities for both samples are also compared to predictions obtained with commonly used software packages, where we observe some underpredictions, especially for xenon activation.

Universal quantum computation with continuous-variable cluster states

We describe a generalization of the cluster-state model of quantum computation to continuous-variable systems, along with a proposal for an optical implementation using squeezed-light sources, linear optics, and homodyne detection. For universal quantum computation, a nonlinear element is required. This can be satisfied by adding to the toolbox any single-mode non-Gaussian measurement, while the initial cluster state itself remains Gaussian. Homodyne detection alone suffices to perform an arbitrary multimode Gaussian transformation via the cluster state. We also propose an experiment to demonstrate cluster-based error reduction when implementing Gaussian operations.

Origine de la réduction de la durée de vie des photoporteurs dans le InGaAsP implanté à basse température

Un matériau semi-conducteur utilisé lors de la fabrication d’antennes térahertz (THz), le quaternaire InGaAsP (E_g = 0,79 eV), subit une implantation ionique de Fe suivi d’un recuit thermique rapide (RTA) dans le but d’améliorer ses propriétés d’émission. Le recuit est nécessaire afin de recristalliser la couche amorphisée lors de l’implantation, donnant lieu à un polycristal rempli de défauts de recristallisation. On constate cependant que les matériaux implantés Fe offrent de meilleures performances que ceux simplement endommagés au Ga. Dans le but de départager l’effet des défauts de recristallisation et des impuretés de Fe, des mesures de spectroscopie transitoire des niveaux profonds (DLTS) et de DLTS en courant (I-DLTS), ainsi que de spectrométrie de masse d’ions secondaires par temps de vol (ToF-SIMS) ont été effectuées sur des échantillons non implantés et d’autres recristallisés. Les mesures DLTS et I-DLTS ont pour but de caractériser les niveaux profonds générés par ces deux procédures postcroissance, tout en identifiant le rôle que jouent les impuretés de Fe sur la formation de ces niveaux profonds. De plus, le voisinage des atomes de Fe dans le matériau recristallisé a été étudié à l’aide des mesures ToF-SIMS. Les mesures DLTS sur matériau recristallisé sont peu concluantes, car la mesure de capacité est faussée par la haute résistivité du matériau. Par contre, les mesures I-DLTS sur matériau recristallisé ont permis de conclure que les impuretés de Fe sont responsables de la formation d’une grande variété de niveaux d’énergie se trouvant entre 0,25 et 0,40 eV, alors que les défauts de structure induisent des niveaux de moins de 0,25 eV. La concentration de Fe est élevée par rapport au seuil de solubilité du Fe dans le matériau recristallisé. Il serait donc plausible que des agrégats de Fe se forment. Toutefois, cette hypothèse est infirmée par l'absence de pic aux masses correspondant à la molécule ^(56)Fe_2^+ sur les spectres ToF-SIMS. De plus, un modèle simple est utilisé afin d’estimer si certaines masses présentes sur les spectres ToF-SIMS correspondent à des liaisons non induites par la mesure dans le matériau recristallisé. Bien qu’aucune liaison avec le Ga et l'As n’est détectable, ce modèle n’exclut pas la possibilité de liens préférentiels avec l’In.

Origine de la réduction de la durée de vie des photoporteurs dans le InGaAsP implanté à basse température

Un matériau semi-conducteur utilisé lors de la fabrication d’antennes térahertz (THz), le quaternaire InGaAsP (E_g = 0,79 eV), subit une implantation ionique de Fe suivi d’un recuit thermique rapide (RTA) dans le but d’améliorer ses propriétés d’émission. Le recuit est nécessaire afin de recristalliser la couche amorphisée lors de l’implantation, donnant lieu à un polycristal rempli de défauts de recristallisation. On constate cependant que les matériaux implantés Fe offrent de meilleures performances que ceux simplement endommagés au Ga. Dans le but de départager l’effet des défauts de recristallisation et des impuretés de Fe, des mesures de spectroscopie transitoire des niveaux profonds (DLTS) et de DLTS en courant (I-DLTS), ainsi que de spectrométrie de masse d’ions secondaires par temps de vol (ToF-SIMS) ont été effectuées sur des échantillons non implantés et d’autres recristallisés. Les mesures DLTS et I-DLTS ont pour but de caractériser les niveaux profonds générés par ces deux procédures postcroissance, tout en identifiant le rôle que jouent les impuretés de Fe sur la formation de ces niveaux profonds. De plus, le voisinage des atomes de Fe dans le matériau recristallisé a été étudié à l’aide des mesures ToF-SIMS. Les mesures DLTS sur matériau recristallisé sont peu concluantes, car la mesure de capacité est faussée par la haute résistivité du matériau. Par contre, les mesures I-DLTS sur matériau recristallisé ont permis de conclure que les impuretés de Fe sont responsables de la formation d’une grande variété de niveaux d’énergie se trouvant entre 0,25 et 0,40 eV, alors que les défauts de structure induisent des niveaux de moins de 0,25 eV. La concentration de Fe est élevée par rapport au seuil de solubilité du Fe dans le matériau recristallisé. Il serait donc plausible que des agrégats de Fe se forment. Toutefois, cette hypothèse est infirmée par l'absence de pic aux masses correspondant à la molécule ^(56)Fe_2^+ sur les spectres ToF-SIMS. De plus, un modèle simple est utilisé afin d’estimer si certaines masses présentes sur les spectres ToF-SIMS correspondent à des liaisons non induites par la mesure dans le matériau recristallisé. Bien qu’aucune liaison avec le Ga et l'As n’est détectable, ce modèle n’exclut pas la possibilité de liens préférentiels avec l’In.

Concurrent validity of accelerations measured using a tri-axial inertial measurement unit while walking on firm, compliant and uneven surfaces

Although accelerometers are extensively used for assessing gait, limited research has evaluated the concurrent validity of these devices on less predictable walking surfaces or the comparability of different methods used for gravitational acceleration compensation. This study evaluated the concurrent validity of trunk accelerations derived from a tri-axial inertial measurement unit while walking on firm, compliant and uneven surfaces and contrasted two methods used to remove gravitational accelerations: i) subtraction of the best linear fit from the data (detrending), and; ii) use of orientation information (quaternions) from the inertial measurement unit. Twelve older and twelve younger adults walked at their preferred speed along firm, compliant and uneven walkways. Accelerations were evaluated for the thoracic spine (T12) using a tri-axial inertial measurement unit and an eleven-camera Vicon system. The findings demonstrated excellent agreement between accelerations derived from the inertial measurement unit and motion analysis system, including while walking on uneven surfaces that better approximate a real-world setting (all differences <0.16 m.s−2). Detrending produced slightly better agreement between the inertial measurement unit and Vicon system on firm surfaces (delta range: −0.05 to 0.06 vs. 0.00 to 0.14 m.s−2), whereas the quaternion method performed better when walking on compliant and uneven walkways (delta range: −0.16 to −0.02 vs. −0.07 to 0.07 m.s−2). The technique used to compensate for gravitational accelerations requires consideration in future research, particularly when walking on compliant and uneven surfaces. These findings demonstrate trunk accelerations can be accurately measured using a wireless inertial measurement unit and are appropriate for research that evaluates healthy populations in complex environments.