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• Università degli studi di Padova
• Dipartimento di ingegneria elettrica

Attenuazione di una cabina in funzione della
frequenza 1. Cabina in ferro Spessore 1mm
2. Cabina in rame Spessore 1 mm 3. Cabina in
ferro Maglia 4 x 4 mm 4. Cabina in ferro
Maglia 15 x 17 mm
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• Dipartimento di ingegneria elettrica

a0 dB 8,7?l/b fcGHz 15/b l, b in
cm
Attenuazione pannelli a nido dape
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• Dipartimento di ingegneria elettrica

Impedenza di accoppiamento tubo pieno
Impedenza di accoppiamento cavo coassiale
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• Dipartimento di ingegneria elettrica

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Doppio contatto
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GLI ISOLAMENTI IN GAS
Processi fondamentali La formazione della
scarica in un gas è legata ad una serie di
processi che portano alla moltiplicazione di
cariche libere, tipicamente elettroni, fino alla
trasformazione del mezzo isolante interposto tra
gli elettrodi in un mezzo conduttore. In
qualsiasi gas cè una generazione casuale di
elettroni liberi per lazione della radiazione
cosmica e della radioattività naturale. Questi
elettroni si attaccano ad atomi o molecole
elettronegative (ossigeno o vapor dacqua)
formando una popolazione di ioni negativi che in
condizioni normali varia da 1000 a 10000/cm3.
In aria libera, la numerosità dipende anche
dalle condizioni atmosferiche. Fenomeni
particolari, come lestrazione di elettroni dal
catodo, intervengono solo in presenza di campi
elettrici estremamente elevati, quindi con
sistemi in pressione o in vuoto.
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• Dipartimento di ingegneria elettrica

• Meccanismo prevalente Ionizzazione per urto
• Sotto lazione di un campo elettrico il moto
  delle cariche si orienta nelle direzioni del
  campo e vengono quindi in collisione con molecole
  neutre.
• Le particelle attive in questi processi sono
  sostanzialmente gli elettroni pertanto, quando
  sono legati, il processo che deve avvenire è il
  loro distacco dallo ione per effetto di un urto
• Vi sono due tipologie di urti
• urto elastico, quando tra le particelle si ha
  soltanto uno scambio di energia cinetica di
  traslazione, senza alcuna variazione della
  struttura atomica o molecolare
• urto anelastico, quando tra le particelle si
  hanno scambi di energia tali da modificare
  l'energia interna o la natura della particella.

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Numero di Loschmidt 2.7 1019 cm-3 a 273.15
K e 101.325 kPa
Sono gli urti anelastici che portano ad
eccitazione o ionizzazione e che assumono,
pertanto, particolare importanza nei fenomeni di
scarica. Agli effetti dei fenomeni che
interessano, sono da considerare particelle anche
i quanti di energia radiata (fotoni) che, nella
quasi totalità dei casi, compaiono ad equilibrare
i bilanci energetici dei processi d'urto, secondo
il principio di conservazione dell'energia.

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• Università degli studi di Padova
• Dipartimento di ingegneria elettrica

Si definisce pertanto la probabilità d? che una
particella ha di essere sottoposta ad una certa
azione da parte di un'altra particella in un
tratto dx del suo cammino. Tale probabilità
dipende dalla natura del gas, dal tipo di
processo che si considera, dall'energia della
particella e dalla densità del gas, ossia dal
numero n di particelle per unità di volume. In
via del tutto generale si avrà
d? ?ndx dove ? è
detta sezione d'urto. Se si ha un numero No,
sufficientemente grande, di particelle che
percorrono un tratto dx in un gas, il numero di
urti, di un certo tipo, cui sono sottoposte le
particelle risulta
dN No?n dx.

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• Dipartimento di ingegneria elettrica

Sezione durto totale per ionizzazione per urto
da parte di elettroni in funzione della loro
energia. (la curva tratteggiata si riferisce
allazione di ioni positivi di Ne nel loro gas)
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• Dipartimento di ingegneria elettrica

Ionizzazione per urto di ioni L'efficienza di
questo processo è estremamente scarsa nei campi
di applicazione che comunemente interessano. La
sezione d'urto del processo raggiunge valori
paragonabili a quelle per l'urto di elettroni per
energie degli ioni di qualche ordine di
grandezza superiori

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• Dipartimento di ingegneria elettrica

Termoionizzazione Nel suo moto disordinato,
dovuto all'agitazione termica, una particella può
acquistare, tra due urti successivi, energia
sufficiente per ionizzare un'altra
particella. All'aumentare della temperatura
aumenta il numero di particelle che si trovano in
questa condizione e quindi aumenta il grado di
ionizzazione, ossia il rapporto tra numero di
particelle ionizzate e numero di particelle
totali. In condizioni di equilibrio il grado di
ionizzazione x, ad una fissata pressione p, è
legato alla temperatura T dall'equazione di Saha
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dove Vi è il potenziale di ionizzazione del gas
espresso in volt.
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Fotoionizzazione L'energia di un fotone è data
da h? dove h è la costante di Planck (6,62 x
10-34 J s) e ? è la frequenza della radiazione.
Se h? ? eVi un atomo che assorba il fotone può
venire ionizzato. Dato che h? hc/? (dove c è la
velocità della luce e ? la lunghezza d'onda del
fotone) per avere ionizzazione dovrà essere

con ? espresso in Å.
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• Dipartimento di ingegneria elettrica

Nel caso dell'aria, dati i potenziali di
ionizzazione di ossigeno ed azoto, le lunghezze
d'onda necessarie sono inferiori ai 1000 Å, ossia
nel campo più estremo dell'ultravioletto.
Radiazioni di questo tipo (dette anche
ultravioletto da vuoto) hanno coefficienti di
assorbimento molto elevati per cui il cammino
libero medio è molto basso e vengono assorbite
nel volume di gas prossimo a quello in cui sono
state generate. A differenza di quanto avviene
per la ionizzazione da parte di elettroni, la
massima probabilità di ionizzazione da parte di
fotoni si ha per energie di poco superiori alla
minima necessaria. Accanto ai processi che
portano alla formazione di cariche libere, vanno
ricordati alcuni processi che portano alla
riduzione del numero di cariche o, più
genericamente, all'alterazione delle loro
caratteristiche.

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• Dipartimento di ingegneria elettrica

Ricombinazione Due particelle cariche di
opposto segno possono, urtandosi, neutralizzare
la loro carica. Nella caratterizzazione di questo
fenomeno, generalmente si fa riferimento al
coefficiente di ricombinazione che lega la
velocità di ricombinazione con la concentrazione
delle cariche positive (n) e negative (n-). Il
numero di urti che portano a neutralizzazione di
cariche è proporzionale alle concentrazioni di
cariche ed al tempo, per cui la velocità di
ricombinazione, quando nn- n, come si può
ritenere in generale, risulta dn/dt ? nn-
?n2 dove ? cm3/s è il coefficiente di
ricombinazione. Il coefficiente ? assume in
pratica valori diversi secondo il processo di
ricombinazione che si considera, ione-ione e
ione-elettrone.

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