IEC 61453:1997

Nuclear instrumentation - Thallium activated sodium iodide detector systems for assay of radionuclides - Calibration and usage

Provides a standardized basis for the calibration and usage of sodium iodide detector systems for the measurement of gamma-ray emission rates of radionuclides.

Instrumentation nucléaire - Equipements avec détecteurs en iodure de sodium activés au thallium pour le dosage de radionucléides - Etalonnage et mise en oeuvre

Donne une méthode de base pour l'étalonnage et la mise en oeuvre d'équipements avec détecteurs NaI(Tl) destinés à la mesure du taux d'émission gamma de radionucléides.

General Information

• Status: Published
• Publication Date: 20-Mar-1997
• ICS: 27.120.20 - Nuclear power plants. Safety
• Technical Committee: TC 45 - Nuclear instrumentation
• Drafting Committee: WG 9 - TC 45/WG 9
• Current Stage: DELPUB - Deleted Publication
• Start Date: 10-Aug-2007
• Completion Date: 26-Oct-2025

Relations

• Revised: IEC 61453:2007 - Nuclear instrumentation - Scintillation gamma ray detector systems for the assay of radionuclides - Calibration and routine tests
• Effective Date: 05-Sep-2023

Overview

IEC 61453:1997 is an international standard published by the International Electrotechnical Commission (IEC) that focuses on nuclear instrumentation, specifically thallium-activated sodium iodide [NaI(Tl)] detector systems designed for the assay of radionuclides. The standard establishes a unified methodology for the calibration and usage of NaI(Tl) detector systems to accurately measure gamma-ray emission rates of radionuclides.

The document outlines procedures for energy and efficiency calibration of these detectors, ensuring reliable performance in the identification and quantification of radionuclides. This standard supports accurate gamma spectrometry fundamental to fields such as radiation protection, environmental monitoring, medical diagnostics, and industrial applications involving radioactive materials.

Key Topics

• Scope and Application
  IEC 61453 sets forth methods for functional checks, calibration procedures, and operational guidelines for NaI(Tl) scintillation detectors used in gamma-ray spectrometry. It covers both energy calibration and detection efficiency calibration to support precise radionuclide assay.

• Detector System Components
  The standard describes typical sodium iodide detector assemblies, which include three main parts:

  • The scintillation medium (NaI(Tl)) producing photons upon gamma radiation interaction
  • Photomultiplier tubes or photodiodes converting photons into amplified electrical pulses
  • Associated electronics for powering and signal processing

• Calibration Techniques
  IEC 61453 defines three principal calibration methods:

  • Total spectrum counting: Counts all pulses above a low-energy threshold to assess gross emission rates.
  • Single-channel analyzer (SCA) counting: Counts pulses within specific energy windows to isolate particular gamma energies from radionuclides.
  • Multichannel analyzer (MCA) counting: Employs energy spectrometry across many channels for detailed gamma-ray energy distribution analysis.

• Error Sources and Uncertainty
  The standard discusses common factors affecting measurement accuracy, including dead-time corrections, geometric considerations, decay corrections during counting, count rate effects, statistical uncertainties, and temperature influences.

• Operational Precautions
  It provides guidance on handling complex situations such as assays without radionuclide standards, measurement of mixed radionuclide samples, and considerations for thin-window detectors.

Applications

IEC 61453 is essential for professionals working in nuclear instrumentation and radiation measurement, with practical roles in:

• Environmental Monitoring
  Detecting and quantifying radionuclide contamination in air, water, and soil environments to assess radioactive exposure risks.

• Medical Diagnostics and Therapy
  Accurate radionuclide assay in nuclear medicine for therapy dosimetry and diagnostic imaging quality control.

• Industrial Radioprotection
  Monitoring radioactivity in industrial processes involving nuclear materials, ensuring worker safety and compliance with regulatory standards.

• Nuclear Research and Quality Assurance
  Calibration and performance verification of gamma-ray instrumentation in research laboratories and nuclear facilities.

• Emergency Response
  Deployment of calibrated NaI(Tl) detectors for quick assessment of radioactive incidents and contamination zones.

Related Standards

Professionals implementing IEC 61453 should also consider related IEC publications and international standards for comprehensive radiation measurement practices:

• IEC 50 (International Electrotechnical Vocabulary)
  Provides fundamental terminology and definitions for electrotechnical fields including nuclear instrumentation.

• IEC 27, 417, 617, and 878
  Define graphical and letter symbols relevant to electrical and nuclear instrumentation, important for documentation and schematic representations.

• Radiation Protection and Calibration Standards by ISO and IAEA
  Complement IEC 61453 by providing guidelines on radiation monitoring safety, ensuring harmonized practices across international bodies.

---

Keywords: IEC 61453, sodium iodide detector, thallium-activated NaI(Tl), radionuclide assay, gamma-ray spectrometry, nuclear instrumentation calibration, gamma emission measurement, radiation detection standards, nuclear measurement accuracy, radioactive source calibration.

Standards Content (Sample)

NORME CEI
INTERNATIONALE
IEC
INTERNATIONAL
Première édition
STANDARD
First edition
1997-03
Instrumentation nucléaire –
Equipements avec détecteurs en iodure
de sodium activés au thallium pour
le dosage de radionucléides –
Etalonnage et mise en oeuvre
Nuclear instrumentation –
Thallium activated sodium iodide detector
systems for assay of radionuclides –
Calibration and usage
Numéro de référence
Reference number
CEI/IEC 61453: 1997
Validité de la présente publication Validity of this publication

Le contenu technique des publications de la CEI est cons- The technical content of IEC publications is kept under

tamment revu par la CEI afin qu'il reflète l'état actuel de constant review by the IEC, thus ensuring that the content

la technique. reflects current technology.

Des renseignements relatifs à la date de reconfirmation de Information relating to the date of the reconfirmation of the

la publication sont disponibles auprès du Bureau Central de publication is available from the IEC Central Office.

la CEI.
Les renseignements relatifs à ces révisions, à l'établis- Information on the revision work, the issue of revised

sement des éditions révisées et aux amendements peuvent editions and amendments may be obtained from IEC

être obtenus auprès des Comités nationaux de la CEI et National Committees and from the following IEC

dans les documents ci-dessous: sources:
• Bulletin de la CEI • IEC Bulletin
• Annuaire de la CEI • IEC Yearbook
Publié annuellement Published yearly
• Catalogue des publications de la CEI • Catalogue of IEC publications
Publié annuellement et mis à jour régulièrement Published yearly with regular updates
Terminologie Terminology
En ce qui concerne la terminologie générale, le lecteur se For general terminology, readers are referred to IEC 50:
reportera à la CEI 50: Vocabulaire Electrotechnique Inter- International Electrotechnical Vocabulary (IEV), which is
national (VEI), qui se présente sous forme de chapitres issued in the form of separate chapters each dealing
séparés traitant chacun d'un sujet défini. Des détails with a specific field. Full details of the IEV will be
complets sur le VEI peuvent être obtenus sur demande. supplied on request. See also the IEC Multilingual
Voir également le dictionnaire multilingue de la CEI. Dictionary.
Les termes et définitions figurant dans la présente publi- The terms and definitions contained in the present publi-
cation ont été soit tirés du VEI, soit spécifiquement cation have either been taken from the IEV or have been
approuvés aux fins de cette publication. specifically approved for the purpose of this publication.
Symboles graphiques et littéraux Graphical and letter symbols
Pour les symboles graphiques, les symboles littéraux et les For graphical symbols, and letter symbols and signs
signes d'usage général approuvés par la CEI, le lecteur approved by the IEC for general use, readers are referred to
consultera: publications:
– la CEI 27: Symboles littéraux à utiliser en – IEC 27: Letter symbols to be used in electrical
électrotechnique; technology;
– la CEI 417: Symboles graphiques utilisables – IEC 417: Graphical symbols for use on
sur le matériel. Index, relevé et compilation des equipment. Index, survey and compilation of the
feuilles individuelles; single sheets;
– la CEI 617: Symboles graphiques pour schémas; – IEC 617: Graphical symbols for diagrams;

et pour les appareils électromédicaux, and for medical electrical equipment,
– la CEI 878: Symboles graphiques pour – IEC 878: Graphical symbols for electromedical
équipements électriques en pratique médicale. equipment in medical practice.
Les symboles et signes contenus dans la présente publi- The symbols and signs contained in the present publication
cation ont été soit tirés de la CEI 27, de la CEI 417, de la have either been taken from IEC 27, IEC 417, IEC 617
CEI 617 et/ou de la CEI 878, soit spécifiquement approuvés and/or IEC 878, or have been specifically approved for the
aux fins de cette publication. purpose of this publication.
Publications de la CEI établies par le IEC publications prepared by the same
même comité d'études technical committee
L'attention du lecteur est attirée sur les listes figurant à la fin The attention of readers is drawn to the end pages of this
de cette publication, qui énumèrent les publications de la publication which list the IEC publications issued by the
CEI préparées par le comité d'études qui a établi la technical committee which has prepared the present
présente publication. publication.

NORME
CEI
INTERNATIONALE
IEC
INTERNATIONAL
Première édition
STANDARD
First edition
1997-03
Instrumentation nucléaire –
Equipements avec détecteurs en iodure
de sodium activés au thallium pour
le dosage de radionucléides –
Etalonnage et mise en oeuvre
Nuclear instrumentation –
Thallium activated sodium iodide detector
systems for assay of radionuclides –
Calibration and usage
 IEC 1997 Droits de reproduction réservés  Copyright - all rights reserved
Aucune partie de cette publication ne peut être reproduite ni utilisée No part of this publication may be reproduced or utilized in
sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique any form or by any means, electronic or mechanical, including
ou mécanique, y compris la photocopie et les microfilms, sans photocopying and microfilm, without permission in writing from
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CODE PRIX
Commission Electrotechnique Internationale
PRICE CODE P
International Electrotechnical Commission
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For price, see current catalogue

– 2 – 61453 © CEI: 1997
SOMMAIRE
Pages
AVANT-PROPOS. 4

Articles
1 Domaine d'application . 6
2 Références normatives . 6
3 Définitions. 8
4 Procédure. 10
4.1 Equipements de comptage total . 10
4.2 Equipements à analyseur monocanal. 14
4.3 Equipements à analyseur multicanal . 18
5 Sources d’erreur et incertitudes .22
6 Précautions . 24
6.1 Dosage d'un radionucléide pour lequel aucun étalon n'est disponible. 24
6.2 Dosage d'un mélange de radionucléides. 24
6.3 Détecteurs à fenêtre mince. 24
6.4 Taux de comptage . 24
6.5 Facteurs de correction liés à la géométrie. 26
6.6 Statistiques de comptage et dynamique de mesure. 26
6.7 Corrections de temps mort. 26
6.8 Correction de décroissance pendant la durée du comptage . 28
6.9 Géométrie de comptage . 30
6.10 Caractéristiques spectrales. 30
6.11 Courbe (ou fonction) d'efficacité dans le pic d'énergie totale en fonction de l'énergie . 30
6.12 Taux de comptage net . 30
6.13 Effets de la température. 30
6.14 Linéarité . 30

61453 © IEC: 1997 – 3 –
CONTENTS
Page
FOREWORD . 5

Clause
1 Scope. 7
2 Normative references . 7
3 Definitions . 9
4 Procedure . 11
4.1 Total spectrum counting systems . 11
4.2 Single-channel analyzer (SCA) counting systems . 15
4.3 Multichannel analyzer (MCA) counting systems . 19
5 Sources of error and uncertainty . 23
6 Precautions. 25
6.1 Assay for a radionuclide for which no radioactivity standard is readily available . 25
6.2 Assay of mixtures of radionuclides . 25
6.3 Thin-window detectors . 25
6.4 Count rates. 25
6.5 Geometric correction factors. 27
6.6 Counting statistics and range of measurement . 27
6.7 Dead-time corrections. 27
6.8 Correction for decay during the counting period . 29
6.9 Counting geometry. 31
6.10 Spectral features. 31
6.11 Full-energy peak efficiency versus energy function or curve . 31
6.12 Net count rate. 31
6.13 Temperature effects. 31
6.14 Linearity. 31

– 4 – 61453 © CEI: 1997
COMMISSION ÉLECTROTECHNIQUE INTERNATIONALE

_________
INSTRUMENTATION NUCLÉAIRE –
ÉQUIPEMENTS AVEC DÉTECTEURS EN IODURE DE SODIUM ACTIVÉS

AU THALLIUM POUR LE DOSAGE DE RADIONUCLÉIDES –

ÉTALONNAGE ET MISE EN OEUVRE
AVANT-PROPOS
1) La CEI (Commission Electrotechnique Internationale) est une organisation mondiale de normalisation composée
de l'ensemble des comités électrotechniques nationaux (Comités nationaux de la CEI). La CEI a pour objet de
favoriser la coopération internationale pour toutes les questions de normalisation dans les domaines de
l'électricité et de l'électronique. A cet effet, la CEI, entre autres activités, publie des Normes Internationales.
Leur élaboration est confiée à des comités d'études, aux travaux desquels tout Comité national intéressé par le
sujet traité peut participer. Les organisations internationales, gouvernementales et non gouvernementales, en
liaison avec la CEI, participent également aux travaux. La CEI collabore étroitement avec l'Organisation
Internationale de Normalisation (ISO), selon des conditions fixées par accord entre les deux organisations.
2) Les décisions ou accords officiels de la CEI concernant les questions techniques, représentent, dans la mesure
du possible un accord international sur les sujets étudiés, étant donné que les Comités nationaux intéressés
sont représentés dans chaque comité d’études.
3) Les documents produits se présentent sous la forme de recommandations internationales. Ils sont publiés
comme normes, rapports techniques ou guides et agréés comme tels par les Comités nationaux.
4) Dans le but d'encourager l'unification internationale, les Comités nationaux de la CEI s'engagent à appliquer de
façon transparente, dans toute la mesure possible, les Normes internationales de la CEI dans leurs normes
nationales et régionales. Toute divergence entre la norme CEI et la norme nationale ou régionale
correspondante doit être indiquée en termes clairs dans cette dernière.
5) La CEI n’a fixé aucune procédure concernant le marquage comme indication d’approbation et sa responsabilité
n’est pas engagée quand un matériel est déclaré conforme à l’une de ses normes.
6) L’attention est attirée sur le fait que certains des éléments de la présente Norme internationale peuvent faire
l’objet de droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. La CEI ne saurait être tenue pour
responsable de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et de ne pas avoir signalé leur existence.
La Norme internationale CEI 61453 a été établie par le comité d'études 45 de la CEI:
Instrumentation nucléaire.
Le texte de cette norme est issu des documents suivants:
FDIS Rapport de vote
45/397/FDIS 45/409/RVD
Le rapport de vote indiqué dans le tableau ci-dessus donne toute information sur le vote ayant
abouti à l'approbation de cette norme.

61453 © IEC: 1997 – 5 –
INTERNATIONAL ELECTROTECHNICAL COMMISSION

_________
NUCLEAR INSTRUMENTATION –
THALLIUM ACTIVATED SODIUM IODIDE DETECTOR SYSTEMS

FOR ASSAY OF RADIONUCLIDES –
CALIBRATION AND USAGE
FOREWORD
1) The IEC (International Electrotechnical Commission) is a worldwide organization for standardization comprising
all national electrotechnical committees (IEC National Committees). The object of the IEC is to promote
international co-operation on all questions concerning standardization in the electrical and electronic fields. To
this end and in addition to other activities, the IEC publishes International Standards. Their preparation is
entrusted to technical committees; any IEC National Committee interested in the subject dealt with may
participate in this preparatory work. International, governmental and non-governmental organizations liaising
with the IEC also participate in this preparation. The IEC collaborates closely with the International Organization
for Standardization (ISO) in accordance with conditions determined by agreement between the two
organizations.
2) The formal decisions or agreements of the IEC on technical matters express, as nearly as possible, an
international consensus of opinion on the relevant subjects since each technical committee has representation
from all interested National Committees.
3) The documents produced have the form of recommendations for international use and are published in the form
of standards, technical reports or guides and they are accepted by the National Committees in that sense.
4) In order to promote international unification, IEC National Committees undertake to apply IEC International
Standards transparently to the maximum extent possible in their national and regional standards. Any
divergence between the IEC Standard and the corresponding national or regional standard shall be clearly
indicated in the latter.
5) The IEC provides no marking procedure to indicate its approval and cannot be rendered responsible for any
equipment declared to be in conformity with one of its standards.
6) Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this International Standard may be the subject
of patent rights. The IEC shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
International Standard IEC 61453 has been prepared by IEC technical committee 45: Nuclear
instrumentation.
The text of this standard is based on the following documents:
FDIS Report on voting
45/397/FDIS 45/409/RVD
Full information on the voting for the approval of this standard can be found in the report on
voting indicated in the above table.

– 6 – 61453 © CEI: 1997
INSTRUMENTATION NUCLÉAIRE –
ÉQUIPEMENTS AVEC DÉTECTEURS EN IODURE DE SODIUM ACTIVÉS

AU THALLIUM POUR LE DOSAGE DE RADIONUCLÉIDES –
ÉTALONNAGE ET MISE EN OEUVRE
1 Domaine d'application
La présente Norme internationale établit les méthodes de contrôle de bon fonctionnement,
d'étalonnage, et de mise en œuvre d'équipements avec détecteur NaI(Tl) pour la mesure de

l'énergie des rayonnements gamma et des taux d'émission gamma de radionucléides, ainsi
que le dosage de la radioactivité.
La présente norme donne une méthode de base pour l'étalonnage et la mise en œuvre
d'équipements avec détecteur NaI(Tl) destinés à la mesure du taux d'émission gamma de
radionucléides. L'identification des radionucléides et leur dosage dans diverses applications
industrielles, environnementales et médicales constituent des applications types. Un
équipement avec détecteur en iodure de sodium activé au thallium comporte trois
composantes majeures: un milieu scintillant qui produit un photon lumineux lorsqu'un
rayonnement ionisant interagit avec lui, un ou plusieurs photomultiplicateurs ou photodiodes
couplés au scintillateur qui convertit le photon lumineux en impulsion électrique amplifiée, et
une instrumentation électrique associée qui alimente le photomultiplicateur et traite le signal de
sortie.
La norme couvre à la fois l'étalonnage en énergie et l'étalonnage en efficacité. Les trois
techniques suivantes sont considérées:
a) comptage total (voir 4.1) qui utilise un équipement comptant toutes les impulsions
au-dessus d'un seuil à basse énergie (voir 6.1, 6.2 et 6.3);
b) comptage avec analyseur monocanal (voir 4.2) qui utilise un équipement comportant
une fenêtre de comptage qui détermine des limites haute et basse en énergie (voir 6.1, 6.2
et 6.3);
c) comptage avec analyseur multicanal (voir 4.3) qui utilise un équipement avec de
multiples fenêtres en énergie. Cette technique permet des mesures où le fond continu sous
le pic d'énergie totale peut être soustrait sans introduire d'erreur inacceptable. Dans le cas
de pics non résolus qui se chevauchent, il est nécessaire d'utiliser un analyseur multicanal
possédant un programme de déconvolution du spectre. Ce cas n'est pas traité dans la
présente norme.
2 Références normatives
Le document normatif suivant contient des dispositions qui, par suite de la référence qui y est
faite, constituent des dispositions valables pour la présente Norme internationale. Au moment
de la publication, l’édition indiquée était en vigueur. Tout document normatif est sujet à révision
et les parties prenantes aux accords fondés sur la présente Norme internationale sont invitées
à rechercher la possibilité d’appliquer l’édition la plus récente du document normatif indiqué ci-
après. Les membres de la CEI et de l’ISO possèdent le registre des Normes internationales en
vigueur.
CEI 462: 1974, Méthodes d'essais normalisées des tubes photomultiplicateurs utilisés dans les
ensembles de comptage à scintillation

61453 © IEC: 1997 – 7 –
NUCLEAR INSTRUMENTATION –
THALLIUM ACTIVATED SODIUM IODIDE DETECTOR SYSTEMS

FOR ASSAY OF RADIONUCLIDES –
CALIBRATION AND USAGE
1 Scope
This International Standard establishes methods for performance testing, calibration and usage

of NaI(Tl) detector systems for the measurement of gamma-ray energies and emission rates of

radionuclides and the assay for radioactivity.

This standard provides a standardized basis for the calibration and usage of sodium iodide
detector systems for the measurement of gamma-ray emission rates of radionuclides. Typical
applications include radionuclide identification and assay in various industrial, environmental,
and medical applications. A thallium activated sodium iodide detector system consists of three
major components: a scintillating medium that produces photons of light when ionizing
radiation interacts with it; one or more photomultipliers or photodiodes, optically coupled to the
scintillator, which converts the light photons to an amplified electrical pulse or pulses; and
associated electronic instrumentation which powers the photomultiplier and processes the
output signal.
Both energy calibration and efficiency calibration are covered. The following three techniques
are considered:
a) total spectrum counting (see 4.1) which employs a system that counts all pulses above a
low-energy threshold (see 6.1, 6.2 and 6.3);
b) single-channel analyzer counting (see 4.2) which employs a system with a counting
window which establishes upper and lower energy boundaries (see 6.1, 6.2, and 6.3);
c) multichannel analyzer counting (see 4.3) which employs a system in which multiple
counting windows are utilized. This technique allows measurements for which the continuum
under the full-energy peak may be subtracted without introducing unacceptable error. In
case of overlapping peaks in the spectrum, it is realized that a multichannel analyzer (MCA)
with access to a spectrum-stripping program is necessary. This case is not covered by this
standard.
2 Normative references
The following normative document contains provisions which, through reference in this text,
constitute provisions of this International Standard. At the time of publication, the edition
indicated was valid. All normative documents are subject to revision, and parties to agreements
based on this International Standard are encouraged to investigate the possibility of applying

the most recent edition of the normative document indicated below. Members of IEC and ISO
maintain registers of currently valid International Standards.
IEC 462: 1974, Standard test procedures for photomultiplier tubes for scintillation counting

– 8 – 61453 © CEI: 1997
3 Définitions
Pour les besoins de la présente Norme internationale, les définitions suivantes s’appliquent.

3.1 exactitude: Degré d'accord entre valeur de la mesure et valeur vraie de la quantité à

mesurer.
3.2 activité (d'un radionucléide): Quotient dN sur dt, où dN est, à un instant donné, la

valeur attendue du nombre de transitions nucléaires issues d'un niveau nucléaire donné

pendant l'intervalle de temps dt.

3.3 dosage: Détermination de l'activité d'un radionucléide dans un échantillon.
3.4 bruit de fond ambiant: Chocs observés, et dont il faudra tenir compte, lors de la mesure
d'un échantillon identique en tous points à l'échantillon inconnu, excepté qu'il n'est pas
radioactif. Ces chocs sont attribuables à la radioactivité environnante du détecteur lui-même,
du matériau de blindage du détecteur, du récipient contenant l'échantillon, ainsi qu'aux rayons
cosmiques, aux impulsions de bruit électronique, etc.
3.5 source de contrôle: Source radioactive, non nécessairement étalonnée, utilisée pour
confirmer que l'instrument continue à fonctionner correctement.
3.6 sommation gamma corrélée: Détection simultanée de deux ou plusieurs photons
gamma provenant d'une même désintégration d'un atome.
3.7 temps mort t : Durée après son déclenchement par une impulsion pendant laquelle
d
l'instrument ne peut être redéclenché.
3.8 efficacité: Nombre net de chocs enregistré par le système de détection, par unité de
temps, divisé par le nombre de photons d'intérêt émis par la source radioactive pendant la
même unité de temps.
3.9 étalonnage en énergie: Relation entre l'amplitude de l'impulsion à la sortie de
l'amplificateur et l'énergie du photon correspondant émis par la source radioactive.
3.10 pic d'énergie totale: Dans un spectre d'amplitude, pic correspondant à l'absorption
totale d'un photon gamma dans le détecteur NaI(Tl).
3.11 efficacité dans le pic d'énergie totale: Nombre net de chocs enregistrés dans le pic
d'énergie totale, par unité de temps, divisé par le nombre de photons d'intérêt émis par la
source radioactive pendant la même unité de temps.

3.12 LTMH (largeur totale à mi-hauteur): Sur une courbe représentant une distribution et
comportant un pic unique, différence entre les abscisses des deux points de la courbe dont
l'ordonnée est égale à la moitié de l'ordonnée du sommet du pic.
NOTE – Si la courbe considérée comporte plusieurs pics, une largeur totale à mi-hauteur existe pour chaque
pic.
3.13 temps actif: Somme des intervalles de temps incrémentaux pendant lesquels
l'analyseur prend en compte les signaux d'entrée.

61453 © IEC: 1997 – 9 –
3 Definitions
For the purposes of this International Standard, the following definitions apply.

3.1 accuracy: Degree of agreement of the measurement value with the true value of the

quantity being measured.
3.2 activity (of a radionuclide): Quotient of dN by dt, where dN is the expectation value of

the number of spontaneous nuclear transitions from a particular energy state at a given time, in

the time interval dt.
3.3 assay: Determination of the activity of a radionuclide in a sample.
3.4 ambient background: Those counts that can be observed, and thereby allowed for, by
measuring a sample that is identical to the unknown sample in all respects except for the
absence of radioactivity. These counts are attributable to environmental radioactivity in the
detector itself, in the detector shielding material and in the sample container; cosmic rays;
electronic noise pulses; etc.
3.5 check source: A radioactive source, not necessarily calibrated, which is used to confirm
the continuing satisfactory operation of an instrument.
3.6 correlated gamma-ray summing: Simultaneous detection of two or more gamma rays
originating from a single atom disintegration.
3.7 dead time t : Time after the system is triggered during which the system is unable to
d
retrigger.
3.8 efficiency: Net number of counts registered by the detector system per unit of time
divided by the number of photons of interest originating in the radioactive source during the
same unit of time.
3.9 energy calibration: Relationship between the height of the amplifier output pulse and the
energy of the photons originating in the radioactive source.
3.10 full-energy peak: Peak in a pulse-height spectrum that corresponds to total absorption
of a gamma photon in the NaI(Tl) detector.
3.11 full-energy peak efficiency: Net number of counts registered by the full-energy peak
per unit of time divided by the number of photons of interest originating in the radioactive

source during the same unit of time.
3.12 FWHM (full width at half maximum): In a distribution curve comprising a single peak,
the distance between the abscissa of two points on the curve whose ordinates are half of the
maximum ordinate of the peak.
NOTE – If the curve considered comprises several peaks, a full width at half maximum exists for each peak.
3.13 live time: Sum of the incremental time intervals during which the analyzer is sensitive to
input signals.
– 10 – 61453 © CEI: 1997
3.14 précision: Degré d'agrément de mesures répétitives d'une même grandeur, exprimé

quantitativement comme l'écart quadratique moyen calculé à partir des résultats de séries de

mesures.
3.15 résolution en amplitude: LTMH de la distribution d'un pic gamma, mesurée après

soustraction du bruit de fond ambiant, et exprimée en pourcentage de l'amplitude des

impulsions correspondant au sommet de la distribution.

3.16 source radioactive étalon: Etalon de radioactivité, dont l'activité absolue a été certifiée

par un laboratoire national de normalisation pour les mesures radioactives, ou étalon de
radioactivité obtenu d'un fournisseur agréé par le laboratoire national de normalisation, lorsque
de tels étalons sont disponibles. Dans ce dernier cas il convient que la valeur de l'étalonnage,

avec son incertitude donnée par le fournisseur, soit conforme à celle du laboratoire national de
normalisation lors de la certification d'un même lot de sources ou de la certification de sources
identiques.
3.17 sommation aléatoire de photons: Détection simultanée de deux ou plusieurs photons
provenant de désintégrations d'atomes différents.
3.18 réponse: Nombre total de chocs enregistré par le système de détection par unité de
temps, divisé par l'activité du radionucléide.
3.19 source simulée: Source radioactive comportant un ou plusieurs radionucléides à vie
longue choisis afin de simuler les rayonnements d'un radionucléide d'intérêt à vie courte ou
non disponible.
3.20 largeur de fenêtre: Différence entre seuils haut et bas du discriminateur.
4 Procédure
4.1 Equipements de comptage total
4.1.1 Généralités
Tous les instruments doivent être installés et mis en œuvre conformément aux instructions du
fabricant (voir article 6). L'activité d'un radionucléide ne peut être déterminée que si
l'équipement a été étalonné à l'aide d'une source étalon (ou d'une source étalon simulée) du
radionucléide à doser, en l'absence d'autres radionucléides.
4.1.2 Etalonnage de la réponse du système
4.1.2.1 Régler le discriminateur bas-niveau à une valeur telle que les conditions suivantes

soient satisfaites.
a) Les rayonnements gamma d'intérêt sont effectivement comptés.
b) La réponse du système est aussi peu sensible que possible à de petites variations dans
le réglage du discriminateur.
c) Tout bruit électronique est en dessous du seuil de comptage.
4.1.2.2 Pour chaque radionucléide d'intérêt, accumuler un spectre à l'aide d'une source
radioactive étalon, dans la géométrie reproductible désirée (voir 6.5). Il convient d'accumuler
au moins 10 000 chocs nets (voir 6.4 et 6.6).

61453 © IEC: 1997 – 11 –
3.14 precision: Degree of agreement of repeated measurements of the same property,
expressed quantitatively as the standard deviation computed from the results of the series of

measurements.
3.15 pulse-height resolution: Measured FWHM, after ambient background subtraction, of a

gamma-ray peak distribution, expressed as a percentage of the pulse height corresponding to

the peak of the distribution.
3.16 radioactivity standard source: A radioactivity standard, that has been certified as to

absolute activity by a laboratory recognized as a country's national standardizing laboratory for

radioactivity measurements, or a radioactivity standard that has been obtained from a supplier

who participates in measurement assurance activities with the national standardizing laboratory
when such standards are available. In the latter case, the supplier's activity calibration value
should agree with the national standardizing laboratory value within the overall uncertainty
stated by the supplier in its certification of the same batch of sources or in its certification of
similar sources.
3.17 random photon summing: Simultaneous detection of two or more photons originating
from the disintegrations of more than one atom.
3.18 response: Net number of counts registered by the detector system per unit of time
divided by the activity of the radionuclide.
3.19 simulated source: Radioactive source consisting of one or more long-lived
radionuclides that are chosen to simulate the radiations from a short-lived or unavailable
radionuclide of interest.
3.20 window width: Difference between the upper level and lower level discriminator
settings.
4 Procedure
4.1 Total spectrum counting systems
4.1.1 General
All instruments shall be installed and operated in accordance with the manufacturer's
instructions (see clause 6). The activity of a radionuclide can only be determined if the
instrument has been calibrated with a standard source (or simulated standard source) of the
radionuclide being assayed and in the absence of other radionuclides.
4.1.2 System response calibration

4.1.2.1 Set the low-level discriminator to a value such that the following conditions are
satisfied.
a) The gamma rays of interest are being counted.
b) The system response is as insensitive as possible to small changes in discriminator
setting.
c) Any significant electronic noise is below the counting threshold.
4.1.2.2 For each radionuclide of interest, accumulate counts using a radioactivity standard
source in the reproducible counting geometry desired (see 6.5). At least 10 000 net counts
should be accumulated (see 6.4 and 6.6).

– 12 – 61453 © CEI: 1997
4.1.2.3 Effectuer la correction de temps mort comme indiqué en 6.7.

4.1.2.4 Déterminer le taux de comptage net par soustraction du bruit de fond ambiant du taux

de comptage total. Les mêmes réglages de l'équipement doivent être utilisés pour les deux

comptages.
4.1.2.5 Effectuer la correction de décroissance de l'activité de la source radioactive étalon

depuis l'instant de son étalonnage jusqu'à l'instant auquel la mesure de taux de comptage est

effectuée (voir 6.8).
4.1.2.6 Calculer la réponse R comme suit:

R = C/A
où
C est le taux de comptage net (de 4.1.2.4);
A est l'activité de l'étalon radioactif (de 4.1.2.5).
4.1.3 Détermination de l'activité (voir 6.1 et 6.2)
4.1.3.1 Avec les mêmes réglages de l'équipement qu'en 4.1.2, placer l'échantillon à mesurer
dans la même géométrie que celle utilisée pour l'étalonnage de la réponse en activité (voir 6.5
et 6.9).
4.1.3.2 Accumuler un nombre suffisant de chocs pour obtenir la précision statistique désirée
(voir 6.4 et 6.6).
4.1.3.3 Corriger le taux de comptage du temps mort comme indiqué en 6.7.
4.1.3.4 Déterminer le taux de comptage net de l'échantillon en soustrayant le taux de
comptage du bruit de fond ambiant du taux de comptage total (voir 6.8).
4.1.3.5 Calculer l'activité A de l'échantillon par
A = C/R
où
C est le taux de comptage net (de 4.1.3.4);
R est la réponse (de 4.1.2.6).
4.1.4 Contrôle de bon fonctionnement
4.1.4.1 La vérification de l'étalonnage de la réponse de l'équipement doit être contrôlée au
moins une fois par semaine d'utilisation à l'aide d'au moins une source de contrôle, d'un
radionucléide à vie longue, avec des énergies réparties sur la région d'intérêt. Il est nécessaire
d'effectuer la correction de décroissance radioactive de la source depuis son étalonnage
d'origine.
4.1.4.2 L'étalonnage de la réponse doit être contrôlé au moins tous les six mois à l'aide de
sources radioactives étalons de radionucléides ayant des énergies réparties sur la région
d'intérêt.
4.1.4.3 Le bruit de fond ambiant du système doit être mesuré immédiatement avant et après
chaque lot d'échantillons. Il doit être également mesuré périodiquement, au moins une fois par
semaine d'utilisation.
61453 © IEC: 1997 – 13 –
4.1.2.3 Correct for dead time as described in 6.7.

4.1.2.4 Obtain the net count rate by subtracting the ambient background count rate from the

total count rate. The same instrument settings shall be used for both counts.

4.1.2.5 Correct for decay of the radioactivity standard source activity from the time of

standardization to the time at which the count rate is measured (see 6.8).

4.1.2.6 Calculate the response R as follows:

R = C/A
where
C is the net count rate (from 4.1.2.4);
A is the activity of the radioactivity standard (from 4.1.2.5).
4.1.3 Activity determination (see 6.1 and 6.2)
4.1.3.1 Using the instrument settings of 4.1.2, place the sample to be measured in the same
counting geometry that was used for the activity response calibration (see 6.5 and 6.9).
4.1.3.2 Accumulate enough counts to obtain the desired statistical level of accuracy (see 6.4
and 6.6).
4.1.3.3 Correct the count rate for dead time as described in 6.7.
4.1.3.4 Obtain the net count rate for the sample by subtracting the ambient background count
rate from the total count rate (see 6.8).
4.1.3.5 Calculate the activity A of the sample by
A = C/R
where
C is the net count rate (from 4.1.3.4);
R is the response (from 4.1.2.6).
4.1.4 Performance testing
4.1.4.1 Reproducibility tests shall be performed by checking the system response calibration
at least once in each week of use with at least one long-lived radioactive check source with
energies that span the region of interest. Correction for radioactive decay of the source since
its original measurement shall be applied.
4.1.4.2 The response calibration shall be checked at least semiannually by using radioactive

standard sources of radionuclides that span the energy region of interest.
4.1.4.3 The ambient background of the system shall be measured immediately before and
after each batch of samples. The ambient background shall also be measured periodically, at
least once in each week of use.

– 14 – 61453 © CEI: 1997
Lors de dosages précis de matériaux radioactifs dont l'activité est seulement légèrement

supérieure au bruit de fond, il convient de déterminer ce dernier en effectuant un nombre

suffisant de mesures, avec des durées de comptage suffisantes, afin de minimiser l'erreur

associée au taux de comptage du bruit de fond.

4.1.4.4 Les résultats de tous les contrôles de bon fonctionnement doivent être consignés, de

manière à déceler rapidement tout écart par rapport à la normale. Lorsque les valeurs tombent
en dehors de limites prédéterminées, des mesures appropriées doivent être prises incluant,
suivant le cas, la confirmation, le dépannage, ou le réétalonnage.

4.2 Equipements à analyseur monocanal

4.2.1 Généralités
Tous les instruments doivent être installés et mis en œuvre conformément aux instructions du
fabricant (voir article 6).
4.2.2 Etalonnage en énergie
Réaliser l'étalonnage en énergie de l'équipement sur la gamme d'énergie souhaitée, pour un
gain donné. A l'aide de sources d'énergie connues, déterminer la relation entre les énergies
gamma et les réglages correspondants des seuils des discriminateurs haut-niveau et bas-
niveau. Mesurer le taux de comptage en fonction du réglage du discriminateur bas-niveau,
avec des incréments d'énergie ne dépassant pas 2 % de la gamme d'énergie d'intérêt. Il
convient de maintenir la largeur de la fenêtre constante et approximativement égale aux
incréments de réglage du discriminateur bas-niveau. Le centre de la fenêtre correspondant au
taux de comptage maximum pourra être considéré comme le centre du pic d'énergie totale.
L'étalonnage en énergie doit être réalisé pour chaque réglage du gain de l'amplificateur et
chaque valeur de la haute tension du photomultiplicateur utilisés. Il convient que l'étalonnage
en énergie soit réalisé avec les mêmes radionucléides que ceux qui sont à mesurer. Si cela
n'est pas réalisable, on doit utiliser des radionucléides avec des photons gamma couvrant la
gamme d'intérêt (voir 6.14).
4.2.3 Etalonnage en efficacité dans le pic d'énergie totale
4.2.3.1 Le seuil de discrimination bas-niveau et la largeur de la fenêtre doivent être réglés de
manière à inclure le ou les pics d'énergie totale d'intérêt et pour minimiser les variations du
taux de comptage dues à des dérives de gain.
4.2.3.2 Pour chaque radionucléide d'intérêt effectuer un comptage avec une source
radioactive étalon et dans la géométrie reproductible souhaitée (voir 6.5). Il convient
d'accumuler un comptage net d'au moins 10 000 chocs (voir 6.4 et 6.6).
4.2.3.3 Effectuer la correction de temps mort comme décrit en 6.7.
4.2.3.4 Déterminer le taux de comptage net en soustrayant le taux de comptage du bruit
ambiant du taux de comptage total. Les réglages de l'instrument doivent être les mêmes pour
les deux comptages.
4.2.3.5 Effectuer la correction de décroissance de l'activité de la source radioactive gamma
étalon depuis l'instant de son étalonnage jusqu'à l'instant auquel la mesure de taux de
comptage est effectuée (voir 6.8).

61453 © IEC: 1997 – 15 –
For accurate assays of radioactive materials whose activities are only slightly above
background, the system background should be determined using a sufficient number of

background readings and using counting times of sufficient length so as to minimize the

uncertainty associated with the background count rate.

4.1.4.4 The results of all performance checks shall be recorded in such a way that deviations

from the norm will be readily observable. Appropriate action, which could include confirmation,

repair and recalibration as required, shall be taken when the measured values fall outside of

predetermined limits.
4.2 Single-channel analyzer (SCA) counting systems

4.2.1 General
All instruments shall be installed and operated in accordance with the manufacturer's
instructions (see clause 6).
4.2.2 Energy calibration
Establish the energy calibration of the system over the desired energy region at a fixed gain.
Using sources of known energy, determine the relationship between the gamma-ray energies
and the corresponding settings of the upper level and lower level discriminators. Measure the
count rate as a function of the lower level discriminator setting at gamma-ray energy
increments of not more than 2 % of the energy range of interest. The window width should be
held constant and approximately equal to the increments of the lower level discriminator
setting. The centre of the window position corresponding to the highest count rate may be
assumed to be the centre of the full-energy peak. The energy calibration shall be determined
for each amplifier gain and photomultiplier high-voltage setting used. Radionuclides for which
assays will be performed should be used for the energy calibration. If that is not practical,
radionuclides with gamma rays that span the energy region of interest shall be used (see 6.14).
4.2.3 Full-energy peak efficiency calibration
4.2.3.1 The lower level discriminator and the window width shall be set to include the
full-energy peak(s) of interest and to minimize variations in counting rate due to gain change.
4.2.3.2 For each radionuclide of interest, accumulate counts using a radioactivity standard
source in a desired and reproducible counting geometry (see 6.5). At least 10 000 net counts
should be accumulated (see 6.4 and 6.6).
4.2.3.3 Correct for dead time as described in 6.7.
4.2.3.4 Obtain the net count rate by subtracting the ambient background count rate from the
total count rate. The same instrument settings shall be used for both counts.

4.2.3.5 Correct the radioactivity standard source gamma-ray emission rate for decay from the
time of standardization to the time at which the count rate is measured (see 6.8).

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