ISO 6980-3:2006
(Main)Nuclear energy — Reference beta-particle radiation — Part 3: Calibration of area and personal dosemeters and the determination of their response as a function of beta radiation energy and angle of incidence
Nuclear energy — Reference beta-particle radiation — Part 3: Calibration of area and personal dosemeters and the determination of their response as a function of beta radiation energy and angle of incidence
ISO 6980-3:2006 describes procedures for calibrating and determining the response of dosemeters and doserate meters in terms of the International Commission on Radiation Units and Measurements (ICRU) operational quantities, that is, the directional dose equivalent and the personal dose equivalent, for radiation protection purposes. In addition to the description of calibration procedures, this part of ISO 6980-3:2006 includes recommendations for appropriate phantoms and the way to determine appropriate conversion coefficients. Guidance is provided on the statement of measurement uncertainties and the preparation of calibration records and certificates.
Énergie nucléaire — Rayonnement bêta de référence — Partie 3: Étalonnage des dosimètres individuels et des dosimètres de zone et détermination de leur réponse en fonction de l'énergie et de l'angle d'incidence du rayonnement bêta
L'ISO 6980-3:2006 décrit des modes opératoires pour l'étalonnage et la détermination de la réponse des dosimètres et des débitmètres, en termes des grandeurs opérationnelles définies par la Commission Internationale des Unités et Mesures de Rayonnement (ICRU), à savoir, l'équivalent de dose directionnel et l'équivalent de dose individuel, pour les besoins de la radioprotection. Outre la description de modes opératoires d'étalonnage, l'ISO 6980-3:2006 comporte des recommandations concernant les fantômes appropriés à mettre en oeuvre et la méthode de détermination des coefficients de conversion adéquats à utiliser. Des indications sont également fournies sur l'expression des incertitudes de mesure et sur la préparation des enregistrements et des certificats d'étalonnage.
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INTERNATIONAL ISO
STANDARD 6980-3
First edition
2006-10-01
Nuclear energy — Reference beta-particle
radiation —
Part 3:
Calibration of area and personal
dosemeters and the determination of
their response as a function of beta
radiation energy and angle of incidence
Énergie nucléaire — Rayonnement bêta de référence —
Partie 3: Étalonnage des dosimètres individuels et des dosimètres de
zone et détermination de leur réponse en fonction de l'énergie et de
l'angle d'incidence du rayonnement bêta
Reference number
ISO 6980-3:2006(E)
©
ISO 2006
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ISO 6980-3:2006(E)
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ISO 6980-3:2006(E)
Contents Page
Foreword. iv
Introduction . v
1 Scope . 1
2 Normative references . 2
3 Terms and definitions. 2
4 Procedures applicable to all area and personal dosemeters. 9
4.1 General principles. 9
4.2 Determination of the calibration factor and of the correction factor . 12
5 Particular procedures for area dosemeters . 13
5.1 General principles. 13
5.2 Quantities to be measured. 13
6 Particular procedures for personal dosemeters . 13
6.1 General principles. 13
6.2 Quantity to be measured. 13
6.3 Experimental conditions . 13
7 Presentation of results. 15
7.1 Records and certificates . 15
7.2 Statement of uncertainties. 15
Annex A (normative) Symbols and abbreviated terms . 17
Annex B (normative) Reference conditions . 19
Annex C (informative) Conversion coefficients for some beta reference radiation fields . 21
Bibliography . 23
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ISO 6980-3:2006(E)
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards bodies
(ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out through ISO
technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical committee has been
established has the right to be represented on that committee. International organizations, governmental and
non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. ISO collaborates closely with the
International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, Part 2.
The main task of technical committees is to prepare International Standards. Draft International Standards
adopted by the technical committees are circulated to the member bodies for voting. Publication as an
International Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting a vote.
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of patent
rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
ISO 6980-3 was prepared by Technical Committee ISO/TC 85, Nuclear energy, Subcommittee SC 2,
Radiation protection.
This first edition of ISO 6980-3, together with ISO 6980-1:2006 and ISO 6980-2:2004, cancels and replaces
ISO 6980:1996, which has been technically revised.
ISO 6980 consists of the following parts, under the general title Nuclear energy — Reference beta-particle
radiation:
⎯ Part 1: Methods of production
⎯ Part 2: Calibration fundamentals related to basic quantities characterizing the radiation field
⎯ Part 3: Calibration of area and personal dosemeters and the determination of their response as a function
of beta radiation energy and angle of incidence
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ISO 6980-3:2006(E)
Introduction
ISO 6980 covers the production, calibration and use of beta-particle reference radiation fields for the
calibration of dosemeters and doserate meters for protection purposes. ISO 6980-1 describes the methods of
production and characterization of the reference radiation. ISO 6980-2 describes procedures for the
determination of absorbed dose rate to a reference depth of tissue from beta particle reference radiation fields.
This part of ISO 6980 describes procedures for the calibration of dosemeters and doserate meters and the
determination of their response as a function of beta-particle energy and angle of beta-particle incidence.
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 6980-3:2006(E)
Nuclear energy — Reference beta-particle radiation —
Part 3:
Calibration of area and personal dosemeters and the
determination of their response as a function of beta radiation
energy and angle of incidence
1 Scope
This part of ISO 6980 describes procedures for calibrating and determining the response of dosemeters and
doserate meters in terms of the International Commission on Radiation Units and Measurements (ICRU)
operational quantities for radiation protection purposes. However, as noted in ICRU Report 56, the ambient
dose equivalent, H*(10), used for area monitoring of strongly penetrating radiation, is not an appropriate
quantity for any beta radiation, even that which penetrates 10 mm of tissue (E > 2 MeV).
max
For beta particles, the calibration and the determination of the response of dosemeters and doserate meters is
essentially a three-step process. First, the basic field quantity, absorbed dose to tissue at a depth of 0,07 mm
in a tissue-equivalent slab geometry is measured at the point of test, using methods described in ISO 6980-2.
Then, the appropriate operational quantity is derived by the application of a conversion coefficient that relates
the quantity measured (reference absorbed dose) to the selected operational quantity for the selected
irradiation geometry. Finally, the reference point of the device under test is placed at the point of test for the
calibration and determination of the response of the dosemeter. Depending on the type of dosemeter under
test, the irradiation is either carried out on a phantom or free-in-air for personal and area dosemeters
respectively. For individual and area monitoring, this part of ISO 6980 describes the methods and the
conversion coefficients to be used for the determination of the response of dosemeters and doserate meters
G
in terms of the ICRU operational quantities directional dose equivalent, H′(0,07; Ω ) and personal dose
equivalent, H (0,07).
p
This part of ISO 6980 is a guide for those who calibrate protection-level dosemeters and doserate meters with
beta-reference radiation and determine their response as a function of beta-particle energy and angle of
incidence. Such measurements can represent part of a type test during the course of which the effect of other
influence quantities on the response is examined. This part of ISO 6980 does not cover the in situ calibration
of fixed, installed area dosemeters. The term “dosemeter” is used as a generic term denoting any dose or
doserate meter for individual or area monitoring. In addition to the description of calibration procedures, this
part of ISO 6980 includes recommendations for appropriate phantoms and the way to determine appropriate
conversion coefficients. Guidance is provided on the statement of measurement uncertainties and the
preparation of calibration records and certificates.
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ISO 6980-3:2006(E)
2 Normative references
The following referenced documents are indispensable for the application of this document. For dated
references, only the edition cited applies. For undated references, the latest edition of the referenced
document (including any amendments) applies.
International vocabulary of basic and general terms in metrology (VIM), BIPM/IEC/IFCC/ISO/IUPAC/IUPAP/OIML
ISO 6980-2:2004, Nuclear energy — Reference beta-particle radiation — Part 2: Calibration fundamentals
related to basic quantities characterizing the radiation field
ICRU Report 51, Quantities and Units in Radiation Protection Dosimetry
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions given in ICRU Report 51, VIM and the following
apply.
3.1
ICRU tissue
−3
material with a density of 1 g⋅cm and a mass composition of 76,2 % oxygen, 10,1 % hydrogen,
11,1 % carbon, and 2,6 % nitrogen
NOTE See ICRU Report 39.
3.2
maximum beta energy
E
max
highest value of the energy of beta particles emitted by a particular nuclide which can emit one or several
continuous spectra of beta particles with different maximum energies
3.3
mean beta energy
E
fluence average energy of the beta particle spectrum at the calibration distance
3.4
residual maximum beta energy
E
res
highest value of the energy of a beta particle spectrum at the calibration distance, after having been modified
by scatter and absorption
3.5
absorbed dose
D
quotient of d ε by dm where d ε is the mean energy imparted by ionizing radiation to matter of mass, dm
dε
D = (1)
dm
−1
NOTE The unit of the absorbed dose is joule per kilogram (J⋅kg ) with the special name, gray (Gy).
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ISO 6980-3:2006(E)
3.6
dose equivalent
H
product of Q and D at a point in tissue, where D is the absorbed dose at that point and Q the quality factor at
the point
H = D⋅Q (2)
−1
NOTE 1 The unit of the dose equivalent is joule per kilogram (J⋅kg ) with the special name, sievert (Sv).
−1
NOTE 2 For photon and beta radiation, the quality factor, Q, has a value very close to 1 Sv⋅Gy . In the absorbed-
dose-to-dose-equivalent conversion coefficient (see 3.12), the quality factor, Q, is included.
3.7
directional dose equivalent for weakly penetrating radiation
G
H ′(0,;07 Ω )
dose equivalent that, at a point in a radiation field, would be produced by the corresponding expanded field in
G
the ICRU sphere at a depth of 0,07 mm on a radius in a specified direction, Ω
−1
NOTE 1 The unit of the directional dose equivalent is joule per kilogram (J⋅kg ) with the special name, sievert (Sv).
NOTE 2 In the expanded field, the fluence and its angular and energy distributions have the same value over the
volume of interest as in the actual field at the point of measurement.
3.8
personal dose equivalent for weakly penetrating radiation
H (0,07)
p
dose equivalent in soft tissue below a specified point on the body at a depth of 0,07 mm
−1
NOTE 1 The unit of the personal dose equivalent is joule per kilogram (J⋅kg ) with the special name sievert (Sv).
NOTE 2 In ICRU Report 47, the ICRU has considered the definition of the personal dose equivalent to include the dose
equivalent at a depth of 0,07 mm in a phantom having the composition of the ICRU tissue. Then, H (0,07) for the
p
calibration of personal dosemeters is the dose equivalent at a depth of 0,07 mm in a phantom composed of ICRU tissue
(see 3.1), but of the size and shape of the phantom used for the calibration (see 6.3.1).
NOTE 3 In a unidirectional field, the direction can be specified in terms of the angle, α, between the direction opposing
the incident field and a specified normal on the phantom surface.
3.9
reference absorbed dose
D
R
personal absorbed dose, D (0,07), in a slab phantom made of ICRU tissue with an orientation of the phantom
p
in which the normal to the phantom surface coincides with the (mean) direction of the incident radiation
NOTE 1 The personal absorbed dose, D (0,07), is defined in ICRU Report 51. For the purposes of this part of
p
ISO 6980, this definition is extended to a slab phantom.
NOTE 2 The slab phantom is approximated with sufficient accuracy by the material surrounding the standard
instrument (extrapolation chamber) used for the measurement of the beta radiation field.
NOTE 3 D is approximated with sufficient accuracy by the directional absorbed dose in the ICRU sphere, D′(0,07; 0°).
R
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ISO 6980-3:2006(E)
3.10
conventional true value of directional dose equivalent
H′
t
best estimate of the value of the quantity to be measured, determined by a primary or secondary standard or
by a reference instrument that has been calibrated against a primary or secondary standard, for which, for the
G G
quantity directional dose equivalent, H′(0,07; Ω ),at a depth of 0,07 mm measured in the direction, Ω, the
conventional true value under calibration conditions defined by the angle, α, is given by Equation (3):
G
H′′(0,07;Ωα) =hs(0,07;ource; )D (3)
t R
D
with “source” denoting the reference radiation field of the source at the calibration distance (specific
combination of isotope, distance and filtering) and α the angle of beta-particle incidence under calibration
conditions
NOTE 1 Any statement of absorbed-dose-to-dose-equivalent conversion coefficient (see 3.12) requires the statement
of the type of dose equivalent, e.g. directional or personal dose equivalent. The conversion coefficient, h , depends on the
G D
energy particle spectrum and, for the quantities H′(0,07; Ω ) and H (0,07), also on the direction distribution of the incident
p
radiation (see ICRU Report 47:1992, Figure 2.1). Under calibration conditions, it is assumed that the direction,
G
Ω,coincides with the direction of incidence. Therefore, any directional dependence of the directional and personal dose
equivalent is given by the (mean) angle, α, between the (mean) direction of incidence and the normal on the phantom
surface. It is, therefore, useful to consider the conversion coefficient, h′ (0,07; source; α) as a function of the spectral
D
fluence of the reference radiation field as impacted by the geometry (source), and the angle of incidence, α. The
conversion coefficient for the directional dose equivalent is h′ (0,07; source; α).
D
NOTE 2 The conversion coefficients, h (0,07; source; α) and h′ (0,07; source; α) are approximately equal and no
p,D D
additional data are included.
NOTE 3 A conventional true value is, in general, regarded as being sufficiently close to the true value for the difference
to be insignificant for the given purpose.
EXAMPLE Within an organization, the result of a measurement obtained with a secondary standard instrument may
be taken as the conventional true value of the quantity to be measured.
3.11
conventional true value of personal dose equivalent
H
p,t
conventional true value, determined by a primary or secondary standard, or by a reference instrument which
has previously been calibrated against a primary or secondary standard which, for the quantity personal dose
equivalent at a depth of 0,07 mm is equal to Equation 4:
H (0,07) = h (0,07; source; α) D (4)
p,t p,D R
NOTE 1 Any statement of absorbed-dose-to-dose-equivalent conversion coefficient requires the statement of the type
of dose equivalent, e.g. directional or personal dose equivalent. The conversion coefficient, h , depends on the energy
D
G
particle spectrum and, for the quantities H′(0,07; Ω ) and H (0,07), also on the direction distribution of the incident radiation
p
G
(see ICRU report 47, Figure 2.1). Under calibration conditions, it is assumed that the direction, Ω,coincides with the
direction of incidence. Therefore, any directional dependence of the directional and personal dose equivalent is given by
the (mean) angle, α, between the (mean) direction of incidence and the normal on the phantom surface. It is, therefore,
useful to consider the conversion coefficient, h (0,07; source, α) as a function of the spectral fluence of the reference
p,D
radiation field as impacted by the geometry (source), and the angle of incidence, α. The conversion coefficient for the
personal dose equivalent is denoted as h (0,07; source; α).
p,D
NOTE 2 The conversion coefficients, h (0,07; source; α) and h′ (0,07; source; α), are approximately equal and no
p,D D
additional data are included.
NOTE 3 A conventional true value is, in general, regarded as being sufficiently close to the true value for the difference
to be insignificant for the given purpose.
EXAMPLE Within an organization, the result of a measurement obtained with a secondary standard instrument can
be taken as the conventional true value of the quantity to be measured.
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ISO 6980-3:2006(E)
3.12
absorbed-dose-to-dose-equivalent conversion coefficient
h
D
quotient of the dose equivalent, H, and the reference absorbed dose, D
R
H
h = (5)
D
D
R
3.13
phantom
object constructed to simulate the scattering and attenuation properties of the human body
NOTE In principle, the ISO water slab phantom, ISO rod phantom or the ISO pillar phantom should be used. For the
purposes of this part of ISO 6980, however, a polymethylmethacrylate (PMMA) slab 10 cm × 10 cm in cross-sectional area
by 1 cm thick is sufficient to simulate the backscattering properties of the trunk of the human body, while tissue-equivalent
materials such as polyethylene terephthalate (PET) are sufficient to simulate the attenuation properties of human tissue
(see 4.1.2.3).
3.14
influence quantity
quantity that can have a bearing on the result of a measurement without being the subject of the
measurement
NOTE 1 The correction of the effect of the influence quantity on the indicated value can require a correction factor to be
applied to the indication (influence quantity of type F), e. g. radiation energy and angle of radiation incidence (3.28), and/or
a correction summand to be applied to the indication (influence quantity of type S), e.g. microphony or electromagnetic
disturbance.
NOTE 2 A given influence quantity can be of both types S and F.
NOTE 3 Depending on the design of the dosemeter, an influence quantity can be of type S or F.
NOTE 4 The dose rate is an influence quantity when measuring the dose.
EXAMPLE The reading of a dosemeter with an unsealed ionization chamber is influenced by the temperature and
the pressure of the surrounding atmosphere. Although needed for determining the value of the dose, the measurement of
these two quantities is not the primary objective.
3.15
reference conditions
conditions which represent the set of influence quantities for which the calibration factor is valid without any
correction
NOTE 1 See also Note 1 3.14.
NOTE 2 For an instrument with linear response, the value for the quantity to be measured may be chosen freely in
agreement with the properties of the instrument to be calibrated. For an instrument with non-linear response the indicated
value, M, (3.22) should be equal to H N (3.24). The quantity to be measured is not an influence quantity (3.14).
t,0 0
NOTE 3 The reference conditions are subdivided into reference conditions for radiological influence quantities (given in
Table B.1) and reference conditions for other influence quantities (given in Table B.2).
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ISO 6980-3:2006(E)
3.16
standard test conditions
range of values of a set of influence quantities under which a calibration or a determination of response is
carried out
NOTE Ideally, calibrations should be carried out under reference conditions. As this is not always achievable (e.g. for
ambient air pressure) or convenient (e.g. for ambient temperature), a (small) interval around the reference values may be
used. The deviations of the calibration factor from its value under reference conditions caused by these deviations should,
in principle, be corrected for. In practice, the target uncertainty serves as a criterion to determine if it is necessary to take
an influence quantity into account by an explicit correction or whether its effect may be incorporated into the uncertainty.
During type tests, all values of influence quantities that are not the subject of the test are fixed within the interval of the
standard test conditions. The standard test conditions, together with the reference conditions applicable to this part of
ISO 6980, are given in Tables B.1 and B.2.
3.17
calibration conditions
conditions within the range of standard test conditions actually prevailing during the calibration
3.18
point of test
point in the radiation field at which the conventional true value of the quantity to be measured is known
NOTE The reference point of a dosemeter is placed at the point of test for calibration or testing purposes.
3.19
reference direction
direction in the coordinate system of a dosemeter with respect to which the angle to the direction of radiation
incidence is measured in unidirectional fields
NOTE At 0° incidence, the reference direction (axis) of the dosemeter coincides with the direction of radiation
incidence, but is directly opposed.
3.20
reference point
〈dosemeter〉 point which is placed at the point of test for calibrating or testing purposes
NOTE 1 The reference point and the reference direction of the dosemeter to be tested should be stated by the
manufacturer.
NOTE 2 The reference point and the reference direction should be marked on the outside of a dosemeter. If this proves
impossible, they should be indicated in the accompanying documents supplied with the instrument.
NOTE 3 The distance of measurement refers to the distance between the radiation source and the reference point of
the dosemeter, even if it is attached to a phantom.
3.21
reference orientation
〈dosemeter〉 orientation for which the direction of incident radiation coincides with the reference direction of
the dosemeter
3.22
indicated value
M
value given by the reading of the dosemeter
6 © ISO 2006 – All rights reserved
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ISO 6980-3:2006(E)
3.23
calibration factor
N
quotient of the conventional true value of a quantity, H , and the indicated value, M , at the point of test for a
t r
specified reference radiation under specified reference conditions:
H
t
N = (6)
M
r
NOTE 1 The calibration factor, N, is dimensionless when the instrument indicates the quantity to be measured. A
dosemeter indicating the conventional true value correctly has the calibration factor of unity (see ISO 4037-3).
NOTE 2 The reciprocal of the calibration factor is equal to the response under reference conditions. In contrast to the
calibration factor, which refers to the reference conditions only, the response refers to any condition prevailing at the time
of measurement (see ISO 4037-3).
NOTE 3 The value of the calibration factor can vary with the magnitude of the quantity to be measured. In such case, a
dosemeter is said to have a non-linear response (see ISO 4037-3).
3.24
reference calibration factor
N
0
calibration factor for a reference value, H , of the quantity to be measured. With M being the indicated
t,0 r,0
value:
H
t,0
N = (7)
0
M
r,0
NOTE This definition is of special importance for dosemeters having a non-linear response (see 3.23, Note 3).
3.25
correction summand
A
additional indication caused by the zero indication or an influence quantity of type S
NOTE 1 See 3.14.
NOTE 2 The corrections of microphony and electromagnetic disturbance require correction summands. These
influence quantities are (mainly) of type S.
3.26
correction factor for non-linear response
k
n
quotient of the calibration factor, N, and the reference calibration factor, N , for conditions where the quantity
0
to be measured is varied:
N
k = (8)
n
N
0
NOTE For an instrument with linear response, k is equal to unity.
n
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ISO 6980-3:2006(E)
3.27
correction factor for an influence quantity
k
q
quotient of the conventional true value of a quantity, H , divided by the product of the indicated value, M, and
t
calibration factor, N, at the point of test for conditions where the influence quantity under consideration is
varied, but all other influence quantities have their reference values
NOTE 1 For an instrument with linear response, this correction factor is expressed as Equation (9)
H
t
k = (9)
q
NM⋅
NOTE 2 For an instrument with non-linear response, the indicated value is expected to be the same as the value
obtained when determining the reference calibration factor.
NOTE 3 The correction of radiation energy and direction of radiation incidence requires a correction factor; these
influence quantities are of type F.
3.28
correction factor for beta-particle energy and angle of incidence
k
E,α
correction factor for (mean) beta-particle energy, E and (mean) angle, α, of beta particle incidence
NOTE 1 See 3.20.
NOTE 2 α represents the angle of incidence from the source. Due to the scattering of the electrons, the electrons are
incident at a wide variety of angles and α can be considered a mean representation of the angles of incidence of the
electrons. α is the angle between the reference direction of the source and the direction of incidence of radiation from the
source.
3.29
measured value
H
m
value determined from the indicated value, M, by applying the reference calibration factor, N , the correction
0
factor k for non-linear response, the l correction summands, A , for the influence quantities of type S and the
n p
j correction factors, k , for the other influence quantities of type F as given in Equation (10):
q
l j
⎡⎤
HN=−k⎢⎥M A k (10)
() ( )
m0n ∑ p ∏q
I J
⎢⎥
I =1 J =1
⎣⎦
NOTE 1 Equation (10) is the model function of the measurement necessary for any determination of the uncertainty
according to GUM (see GUM:1995, 3.1.6, 3.4.1 and 4.1).
NOTE 2 With the calibration controls adjusted according to the manufacturer’s instructions, the calibration factor and all
correction factors are set to unity and the correction summands are set to zero. These settings cause an uncertainty of
measure
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 6980-3
Première édition
2006-10-01
Énergie nucléaire — Rayonnement bêta
de référence —
Partie 3:
Étalonnage des dosimètres individuels et
des dosimètres de zone et détermination
de leur réponse en fonction de l'énergie
et de l'angle d'incidence du rayonnement
bêta
Nuclear energy — Reference beta-particle radiation —
Part 3: Calibration of area and personal dosemeters and the
determination of their response as a function of beta radiation energy
and angle of incidence
Numéro de référence
ISO 6980-3:2006(F)
©
ISO 2006
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ISO 6980-3:2006(F)
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Sommaire Page
Avant-propos. iv
Introduction . v
1 Domaine d'application. 1
2 Références normatives . 2
3 Termes et définitions. 2
4 Modes opératoires applicables à tous les dosimètres de zone et individuels . 9
4.1 Principes généraux. 9
4.2 Détermination du facteur d'étalonnage et du facteur de correction . 12
5 Modes opératoires particuliers pour dosimètres de zone. 14
5.1 Principes généraux. 14
5.2 Grandeur à mesurer. 14
6 Modes opératoires particuliers pour dosimètres individuels . 14
6.1 Principes généraux. 14
6.2 Grandeur à mesurer. 14
6.3 Conditions expérimentales. 14
7 Présentation des résultats. 16
7.1 Enregistrements et certificats d'étalonnage . 16
7.2 Expression de l'incertitude de mesure. 16
Annexe A (normative) Symboles . 17
Annexe B (normative) Conditions de référence. 19
Annexe C (informative) Coefficients de conversion pour certains champs de rayonnement bêta de
référence. 21
Bibliographie . 23
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ISO 6980-3:2006(F)
Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes nationaux de
normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est en général confiée
aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit de faire partie du
comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non
gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux. L'ISO collabore étroitement avec
la Commission électrotechnique internationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les Normes internationales sont rédigées conformément aux règles données dans les Directives ISO/CEI,
Partie 2.
La tâche principale des comités techniques est d'élaborer les Normes internationales. Les projets de Normes
internationales adoptés par les comités techniques sont soumis aux comités membres pour vote. Leur
publication comme Normes internationales requiert l'approbation de 75 % au moins des comités membres
votants.
L'attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable de ne
pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence.
L'ISO 6980-3 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 85, Énergie nucléaire, sous-comité SC 2,
Radioprotection.
Cette première édition de l'ISO 6980-3, avec l'ISO 6980-1:2006 et l'ISO 6980-2:2004, annule et remplace
l'ISO 6980:1996, qui a fait l'objet d'une révision technique.
L'ISO 6980 comprend les parties suivantes, présentées sous le titre général Énergie nucléaire —
Rayonnement bêta de référence:
⎯ Partie 1: Méthode de production
⎯ Partie 2: Concepts d'étalonnage en relation avec les grandeurs fondamentales caractérisant le champ du
rayonnement
⎯ Partie 3: Étalonnage des dosimètres individuels et des dosimètres de zone et détermination de leur
réponse en fonction de l'énergie et de l'angle d'incidence du rayonnement bêta
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ISO 6980-3:2006(F)
Introduction
L'ISO 6980 couvre la production, l'étalonnage et l'utilisation des champs de référence de rayonnement bêta
pour l'étalonnage des dosimètres et des débitmètres utilisés aux fins de protection. L'ISO 6980-1 décrit les
méthodes de production et de caractérisation des champs de rayonnement de référence. L'ISO 6980-2 décrit
les modes opératoires de détermination du débit de dose absorbé à une profondeur de référence dans le tissu
pour les champs de rayonnement bêta de référence. La présente partie de l'ISO 6980 décrit les modes
opératoires pour l'étalonnage des dosimètres et des débitmètres et la détermination de leur réponse en
fonction de l'énergie des particules bêta et de leur angle d'incidence.
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NORME INTERNATIONALE ISO 6980-3:2006(F)
Énergie nucléaire — Rayonnement bêta de référence —
Partie 3:
Étalonnage des dosimètres individuels et des dosimètres de
zone et détermination de leur réponse en fonction de l'énergie
et de l'angle d'incidence du rayonnement bêta
1 Domaine d'application
La présente partie de l'ISO 6980 décrit des modes opératoires pour l'étalonnage et la détermination de la
réponse des dosimètres et des débitmètres, en termes des grandeurs opérationnelles définies par la
Commission Internationale des Unités et Mesures de Rayonnement (ICRU), pour les besoins de la
radioprotection. Comme le souligne le Rapport ICRU 56, l'équivalent de dose ambiant, H*(10), utilisé pour la
surveillance de zone pour les rayonnements fortement pénétrants, n'est pas une grandeur appropriée pour
tout rayonnement bêta, même celui qui pénètre une couche de 10 mm d'épaisseur de tissus ICRU
(E > 2 MeV).
max
Pour les particules bêta, l'étalonnage et la détermination de la réponse des dosimètres et des débitmètres est
essentiellement un processus qui se réalise en trois étapes. Tout d'abord, la grandeur fondamentale du
champ de rayonnement, la dose absorbée dans le tissu à une profondeur de 0,07 mm dans une géométrie de
fantôme-plaque en matériaux équivalents aux tissus, est mesurée au niveau du point de mesure en utilisant
les méthodes décrites dans l'ISO 6980-2. Ensuite, la grandeur opérationnelle appropriée est obtenue en
appliquant un coefficient de conversion qui relie la grandeur mesurée (dose absorbée de référence) et la
grandeur opérationnelle choisie pour la géométrie d'irradiation choisie. Enfin, le point de référence de
l'appareil soumis à l'essai est placé au point de mesure pour les besoins de l'étalonnage du dosimètre et de la
détermination de la réponse de celui-ci. Selon le type de dosimètre soumis à l'essai, l'exposition au
rayonnement est réalisée sur un fantôme ou dans l'air en champ non perturbé, pour les dosimètres individuels
et de zone respectivement. Pour les surveillances individuelle et de zone, la présente partie de l'ISO 6980
décrit les méthodes et les coefficients de conversion à adopter pour la détermination de la réponse des
dosimètres et des débitmètres, en termes de grandeurs opérationnelles ICRU, à savoir l'équivalent de dose
G
directionnel H′(0,07; Ω ), et l'équivalent de dose individuel H (0,07).
p
La présente partie de l'ISO 6980 est un guide pour les personnes chargées d'étalonner des dosimètres et des
débitmètres en radioprotection, avec un rayonnement bêta de référence, et chargées de déterminer leur
réponse en fonction de l'énergie du rayonnement bêta et de l'angle d'incidence de celui-ci. Ces mesurages
peuvent représenter une partie d'un essai de type pendant lequel les effets ou les autres grandeurs
d'influence sur la réponse sont examinés. La présente partie de l'ISO 6980 ne traite pas de l'étalonnage in situ
des dosimètres de zone à poste fixe. Le terme dosimètre est un terme générique désignant tout dosimètre ou
débitmètre pour la surveillance individuelle ou de zone. Outre la description de modes opératoires
d'étalonnage, la présente partie de l'ISO 6980 comporte des recommandations concernant les fantômes
appropriés à mettre en œuvre et la méthode de détermination des coefficients de conversion adéquats à
utiliser. Des indications sont également fournies sur l'expression de l'incertitude de mesure et sur la
préparation des enregistrements et des certificats d'étalonnage.
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2 Références normatives
Les documents de référence suivants sont indispensables pour l'application du présent document. Pour les
références datées, seule l'édition citée s'applique. Pour les références non datées, la dernière édition du
document de référence s'applique (y compris les éventuels amendements).
Vocabulaire international des termes fondamentaux et généraux de métrologie (VIM)
BIPM/CEI/FICC/ISO/OIML/UICPA/UIPPA
ISO 6980-2:2004, Énergie nucléaire — Rayonnements bêta de référence — Partie 2: Concepts d'étalonnage
en relation avec les grandeurs fondamentales caractérisant le champ du rayonnement
ICRU 51, Quantities and Units in Radiation Protection Dosimetry
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions donnés dans le Rapport ICRU 51 et dans le
VIM ainsi que les suivants s'appliquent.
3.1
tissu ICRU
−3
matériau d'une masse volumique de 1 g⋅cm et d'une composition massique de 76,2 % d'oxygène, 10,1 %
d'hydrogène, 11,1 % de carbone et 2,6 % d'azote
NOTE Voir le Rapport ICRU 39.
3.2
énergie bêta maximale
E
max
valeur la plus élevée de l'énergie des particules bêta émises par un nucléide particulier qui peut émettre un ou
plusieurs spectres continus de particules bêta avec des énergies maximales différentes
3.3
énergie bêta moyenne
E
énergie moyenne en fluence du spectre de particules bêta à la distance d'étalonnage
3.4
énergie bêta maximale résiduelle
E
res
valeur la plus élevée de l'énergie d'un spectre de particules bêta à la distance d'étalonnage après modification
par diffusion et absorption
3.5
dose absorbée
D
quotient de d ε par dm, où d ε est l'énergie moyenne impartie par le rayonnement ionisant à une matière de
masse dm
dε
D = (1)
dm
−1
NOTE L'unité de dose absorbée est le joule par kilogramme (J⋅kg ) et son nom est le gray (Gy).
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3.6
équivalent de dose
H
produit de Q par D en un point du tissu, où D est la dose absorbée en ce point et Q est le facteur de qualité au
point
H = D⋅Q (2)
−1
⋅
NOTE 1 L'unité d'équivalent de dose est le joule par kilogramme (J kg ) et son nom est le sievert (Sv).
−1
⋅
NOTE 2 Pour les rayonnements photoniques et bêta, le facteur de qualité Q prend la valeur de 1 Sv Gy . Dans le
coefficient de conversion de la dose absorbée en équivalent de dose (voir 3.12), le facteur de qualité Q est inclus.
3.7
équivalent de dose directionnel pour les rayonnements faiblement pénétrants
G
H '(0,07; Ω )
équivalent de dose qui, en un point d'un champ de rayonnement, serait produit par le champ expansé
G
correspondant dans la sphère ICRU à une profondeur de 0,07 mm selon un rayon de direction spécifiée, Ω
−1
⋅
NOTE 1 L'unité d'équivalent de dose directionnel est le joule par kilogramme (J kg ) et son nom est le sievert (Sv).
NOTE 2 Dans le champ expansé, la fluence et ses distributions angulaire et énergétique ont la même valeur dans tout
le volume considéré que dans le champ réel au point de mesure.
3.8
équivalent de dose individuel pour les rayonnements faiblement pénétrants
H (0,07)
p
équivalent de dose dans les tissus mous sous un point spécifié du corps à une profondeur de 0,07 mm
−1
⋅
NOTE 1 L'unité d'équivalent de dose individuel est le joule par kilogramme (J kg ) et son nom est le sievert (Sv).
NOTE 2 Dans le Rapport ICRU 47, l'ICRU a considéré que la définition de l'équivalent de dose individuel tient compte
de l'équivalent de dose à une profondeur de 0,07 mm dans un fantôme ayant la même composition que le tissu ICRU. Par
conséquent, pour l'étalonnage des dosimètres individuels, H (0,07) est l'équivalent de dose à une profondeur de 0,07 mm
p
dans un fantôme composé de tissu ICRU (voir 3.1), mais dont la taille et la forme correspondent au fantôme utilisé pour
l'étalonnage (voir 6.3.1).
NOTE 3 Dans un champ unidirectionnel, la direction peut être spécifiée en termes d'angle, α, entre la direction
opposée à celle du champ incident et la normale spécifiée sur la surface du fantôme.
3.9
dose absorbée de référence
D
R
dose absorbée individuelle, D (0,07), dans un fantôme-plaque en tissu ICRU avec une orientation du fantôme
p
dans laquelle la normale à la surface du fantôme coïncide avec la direction (moyenne) du rayonnement
incident
NOTE 1 La dose absorbée individuelle D (0,07) est définie dans le Rapport ICRU 51. Pour les besoins de la présente
p
partie de l'ISO 6980, cette définition est étendue à un fantôme-plaque.
NOTE 2 Le fantôme-plaque est approché avec une exactitude suffisante par le matériel entourant l'instrument étalon
(chambre d'extrapolation) utilisé pour le mesurage du champ de rayonnement bêta.
NOTE 3 D est approchée avec une exactitude suffisante par la dose absorbée directionnelle dans la sphère ICRU,
R
D′(0,07; 0°).
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3.10
valeur conventionnellement vraie de l'équivalent de dose directionnel
H′
t
meilleure valeur estimée de la grandeur à mesurer, déterminée par un étalon primaire ou secondaire ou par
un instrument de référence qui a été préalablement étalonné par rapport à un étalon primaire ou secondaire,
qui, pour la grandeur d'équivalent de dose directionnel à une profondeur de 0,07 mm mesurée dans la
G G
direction Ω,H′(0,07, Ω ), dans les conditions d'étalonnage définies par l'angle α, est donnée par l'Équation (3):
K
H′′ (0,07; Ωα) = hs(0,07; ource; ) D (3)
tRD
avec source correspondant au champ de rayonnement de référence de la source à la distance d'étalonnage
(combinaison spécifique entre nucléide, distance et filtrage) et α étant l'angle d'incidence des particules bêta
dans les conditions d'étalonnage
NOTE 1 L'expression de tout coefficient de conversion de la dose absorbée en équivalent de dose (voir 3.12) suppose
que le type d'équivalent de dose soit déclaré, par exemple équivalent de dose directionnel ou individuel. Le coefficient de
G
conversion, h , dépend de la distribution spectrale des particules et, pour les grandeurs H′(0,07; Ω ) et H (0,07), de la
D p
distribution directionnelle du rayonnement incident également (voir le Rapport ICRU 47:1992, Figure 2.1). Dans les
G
conditions d'étalonnage, il est supposé que la direction Ω coïncide avec celle du rayonnement incident. Par conséquent,
toute dépendance directionnelle de l'équivalent de dose directionnel et individuel est donnée par la valeur (moyenne) de
l'angle α entre la direction (moyenne) du rayonnement incident et la normale à la surface du fantôme. Il est donc utile de
tenir compte du coefficient de conversion, h′ (0,07; source; α), en fonction de la fluence spectrale du champ de
D
rayonnement de référence perturbé par la géométrie (source) et de l'angle d'incidence, α. Le coefficient de conversion pour
l'équivalent de dose directionnel est donc h′ (0,07; source; α).
D
NOTE 2 Les coefficients de conversion, h (0,07; source; α) et h′ (0,07; source; α), sont presque égaux et aucune
p,D D
donnée additionnelle n'y est incluse.
NOTE 3 Une valeur conventionnellement vraie est généralement considérée comme étant suffisamment proche de la
valeur vraie, la différence étant négligeable pour l'objectif considéré.
EXEMPLE Dans une organisation donnée, le résultat d'un mesurage obtenu grâce à un instrument d'étalonnage
secondaire peut correspondre à la valeur conventionnellement vraie de la grandeur à mesurer.
3.11
valeur conventionnellement vraie de l'équivalent de dose individuel
H
p,t
meilleure valeur estimée de la grandeur à mesurer, déterminée par un étalon primaire ou secondaire ou par
un instrument de référence qui a été préalablement étalonné par rapport à un étalon primaire ou secondaire,
qui, pour la grandeur d'équivalent de dose individuel à une profondeur de 0,07 mm, H (0,07), est donnée par
p
l'Équation (4):
H (0,07) = h (0,07; source; α) D (4)
p,t p,D R
NOTE 1 L'expression de tout coefficient de conversion de la dose absorbée en équivalent de dose suppose que le type
d'équivalent de dose soit déclaré, par exemple équivalent de dose directionnel ou individuel. Le coefficient de conversion,
G
h , dépend de la distribution spectrale des particules et, pour les grandeurs H′(0,07; Ω ) et H (0,07), de la distribution
p
D
directionnelle du rayonnement incident également (voir le Rapport ICRU 47:1992, Figure 2.1). Dans les conditions
G
d'étalonnage, il est supposé que la direction Ω coïncide avec celle du rayonnement incident. Par conséquent, toute
dépendance directionnelle de l'équivalent de dose directionnel et individuel est donnée par la valeur (moyenne) de
l'angle α entre la direction (moyenne) du rayonnement incident et la normale à la surface du fantôme. Il est donc utile de
tenir compte du coefficient de conversion, h (0,07; source; α) en fonction de la fluence spectrale du champ de
p,D
rayonnement de référence perturbé par la géométrie (source) et de l'angle d'incidence, α. Le coefficient de conversion pour
l'équivalent de dose directionnel est donc h (0,07; source; α).
p,D
NOTE 2 Les coefficients de conversion, h (0,07; source; α) et h′ (0,07; source; α), sont presque égaux et aucune
p,D D
donnée additionnelle n'y est incluse.
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NOTE 3 Une valeur conventionnellement vraie est généralement considérée comme étant suffisamment proche de la
valeur vraie, la différence étant négligeable pour l'objectif considéré.
EXEMPLE Dans une organisation donnée, le résultat d'un mesurage obtenu grâce à un instrument d'étalonnage
secondaire peut correspondre à la valeur conventionnellement vraie de la grandeur à mesurer.
3.12
coefficient de conversion de la dose absorbée en équivalent de dose
h
D
quotient de l'équivalent de dose, H, et de la dose absorbée de référence, D
R
H
h = (5)
D
D
R
3.13
fantôme
objet construit de façon à simuler les propriétés de diffusion et d'atténuation du corps humain
NOTE En principe, il convient d'utiliser un fantôme-plaque rempli d'eau ISO, un fantôme-rondin ISO ou un fantôme-
colonne ISO. Pour les besoins de la présente partie de l'ISO 6980, une plaque en méthacrylate de polyméthyle (PMMA),
de 10 cm × 10 cm de section droite sur 1 cm d'épaisseur, est toutefois suffisante pour simuler les propriétés de
rétrodiffusion du tronc du corps humain, alors que des matériaux équivalents aux tissus, comme le polyéthylène
téréphtalate (PET), sont suffisants pour simuler les propriétés d'atténuation des tissus humains (voir 4.1.2.3).
3.14
grandeur d'influence
grandeur qui peut avoir un rapport avec le résultat d'un mesurage sans pour autant constituer l'objet du
mesurage
NOTE 1 La correction de l'effet de la grandeur d'influence sur la valeur affichée peut nécessiter l'utilisation d'un facteur
de correction à appliquer à la valeur affichée (grandeur d'influence de type F), par exemple l'énergie du rayonnement et
l'angle d'incidence de celui-ci (3.28), et/ou un opérande de correction à appliquer à la valeur affichée (grandeur d'influence
de type S), par exemple des perturbations microphoniques ou électromagnétiques.
NOTE 2 Une grandeur d'influence peut être à la fois de type S et F.
NOTE 3 Selon la conception du dosimètre, une grandeur d'influence peut être de type S ou F.
NOTE 4 Le débit de dose est une grandeur d'influence lors du mesurage de la dose.
EXEMPLE La valeur affichée par un dosimètre avec une chambre d'ionisation non scellée est influencée par la
température et la pression de l'atmosphère environnante. Bien qu'il soit nécessaire à la détermination de la valeur de dose,
le mesurage de ces deux grandeurs ne constitue pas un objectif primaire.
3.15
conditions de référence
conditions qui représentent la série de grandeurs d'influence pour lesquelles le facteur d'étalonnage est
valable sans effectuer de correction
NOTE 1 Voir également 3.14, Note 1.
NOTE 2 Pour un instrument ayant une réponse linéaire, la valeur de la grandeur à mesurer peut être choisie librement
en fonction des propriétés de l'instrument à étalonner. Pour un instrument ayant une réponse non linéaire, il convient que
la valeur affichée M (3.22) soit égale à H /N (3.24). La grandeur à mesurer n'est pas une grandeur d'influence (3.14).
t,0 0
NOTE 3 Les conditions de référence se divisent en conditions de référence pour des grandeurs d'influence
radiologiques (données dans le Tableau B.1) et en conditions de référence pour d'autres grandeurs d'influence (données
dans le Tableau B.2).
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3.16
conditions normales d'essai
étendue des valeurs d'une série de grandeurs d'influence pour lesquelles un étalonnage ou une détermination
de la réponse est réalisé(e)
NOTE Dans l'idéal, il convient de réaliser les étalonnages dans les conditions de référence. Comme cela n'est pas
toujours réalisable (par exemple pour la pression atmosphérique ambiante) ou pratique (par exemple pour la température
ambiante), un (petit) intervalle encadrant les valeurs de référence peut être utilisé. En principe, et en raison de ces écarts,
il convient de corriger les écarts du facteur d'étalonnage par rapport à sa valeur obtenue dans les conditions de référence.
En pratique, l'incertitude est destinée à servir de critère pour déterminer si une grandeur d'influence doit être prise en
compte de façon explicite par un facteur de correction ou si son effet peut être intégré à l'incertitude. Lors des essais de
type, toutes les valeurs des grandeurs d'influence qui ne font pas l'objet de l'essai sont fixées dans le domaine des
conditions normales d'essai. Les conditions normales d'essai ainsi que les conditions de référence applicables à la
présente partie de l'ISO 6980 sont données dans les Tableaux B.1 et B.2.
3.17
conditions d'étalonnage
conditions comprises dans les plages des conditions normales d'essai prévalant effectivement lors de
l'étalonnage
3.18
point de mesure
point, dans le champ de rayonnement, au niveau duquel la valeur conventionnellement vraie de la grandeur à
mesurer est connue
3.19
direction de référence
direction, dans le système de coordonnées d'un dosimètre, par rapport à laquelle l'angle d'incidence de la
direction du rayonnement est mesuré dans les champs unidirectionnels
NOTE À une incidence 0°, la direction de référence (axe) du dosimètre coïncide avec la direction du rayonnement
incident, mais est directement opposée à celle-ci.
3.20
point de référence
〈dosimètre〉 point que l'on place au point de mesure à des fins d'étalonnage ou d'essai
NOTE 1 Il convient que le fabricant déclare le point de référence et la direction de référence du dosimètre à soumettre
à l'essai.
NOTE 2 Il convient de repérer le point de référence et la direction de référence sur la face extérieure d'un dosimètre.
À défaut, il convient de les indiquer dans les documents d'accompagnement fournis avec l'instrument.
NOTE 3 La distance de mesurage est la distance comprise entre la source de rayonnement et le point de référence du
dosimètre, même si celui-ci est solidaire d'un fantôme.
3.21
orientation de référence
〈dosimètre〉 orientation pour laquelle la direction du rayonnement incident coïncide avec la direction de
référence du dosimètre
3.22
valeur affichée
M
valeur donnée par la lecture du dosimètre
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ISO 6980-3:2006(F)
3.23
facteur d'étalonnage
N
quotient de la valeur conventionnellement vraie d'une grandeur, H , par la valeur affichée, M , au point de
t r
mesure pour un rayonnement de référence spécifié dans des conditions de référence spécifiées:
H
t
N = (6)
M
r
NOTE 1 Le facteur d'étalonnage, N, est sans dimension lorsque l'instrument indique la grandeur à mesurer. Un
dosimètre affichant correctement la valeur conventionnellement vraie a le facteur d'étalonnage égal à l'unité. (Voir
l'ISO 4037-3.)
NOTE 2 La réciproque du facteur d'étalonnage est égale à la réponse dans les conditions de référence. Contrairement
au facteur d'étalonnage qui se rapporte seulement aux conditions de référence, la réponse dépend de toute condition
prévalant au moment du mesurage. (Voir l'ISO 4037-3.)
NOTE 3 La valeur du facteur d'étalonnage peut varier en fonction de l'amplitude de la grandeur à mesurer. Dans ce
cas, un dosimètre est dit à réponse non linéaire. (Voir l'ISO 4037-3.)
3.24
facteur d'étalonnage de référence
N
0
facteur d'étalonnage pour une valeur de référence, H , de la grandeur à mesurer, correspondant au quotient
t,0
de ladite valeur de référence et de la valeur affichée, M :
r,0
H
t0,
N = (7)
0
M
r0,
NOTE Cette définition est d'une importance particulière pour les dosimètres à réponse non linéaire (voir 3.23, Note 3).
3.25
opérande de correction
A
indication additionnelle due au décalage de l'affichage du zéro (offset) ou à une grandeur d'influence de
type S
NOTE 1 Voir 3.14.
NOTE 2 Les corrections des perturbations microphoniques et électromagnétiques nécessitent l'utilisation d'opérandes
de correction, ces grandeurs d'influence étant (principalement) de type S.
3.26
facteur de correction
...
Questions, Comments and Discussion
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