ISO 11929-4:2001

Determination of the detection limit and decision threshold for ionizing radiation measurements — Part 4: Fundamentals and application to measurements by use of linear-scale analogue ratemeters, without the influence of sample treatment

Détermination de la limite de détection et du seuil de décision des mesurages des rayonnements ionisants — Partie 4: Principes fondamentaux et leur application aux mesurages réalisés à l'aide d'ictomètres analogiques à échelle linéaire, sans l'influence du traitement d'échantillon

General Information

• Status: Withdrawn
• Publication Date: 20-Jun-2001
• Withdrawal Date: 20-Jun-2001
• ICS: 17.240 - Radiation measurements
• Technical Committee: ISO/TC 85/SC 2 - Radiological protection
• Drafting Committee: ISO/TC 85/SC 2/WG 17 - Radioactivity measurements
• Current Stage: 9599 - Withdrawal of International Standard
• Completion Date: 24-Feb-2010

Relations

• Revised: ISO 11929:2010 - Determination of the characteristic limits (decision threshold, detection limit and limits of the confidence interval) for measurements of ionizing radiation — Fundamentals and application
• Effective Date: 15-Apr-2008

Standards Content (Sample)

INTERNATIONAL ISO
STANDARD 11929-4
First edition
2001-06-01
Determination of the detection limit and
decision threshold for ionizing radiation
measurements —
Part 4:
Fundamentals and application to
measurements by use of linear-scale
analogue ratemeters, without the influence
of sample treatment
Détermination de la limite de détection et du seuil de décision des
mesurages des rayonnements ionisants —
Partie 4: Principes fondamentaux et leur application aux mesurages réalisés
à l'aide d'ictomètres analogiques à échelle linéaire, sans l'influence du
traitement d'échantillon
Reference number
ISO 11929-4:2001(E)
© ISO 2001

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ISO 11929-4:2001(E)
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ii ISO 2001 – All rights reserved

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ISO 11929-4:2001(E)
Contents Page
1 Scope . 1
2 Terms and definitions . 1
3 Symbols . 2
4 Statistical values and confidence interval . 3
5 Application of this part of ISO 11929 . 5
6 Figures and tables . 6
Annex
A Example of application of this part of ISO 11929. 8
Bibliography. 10
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ISO 11929-4:2001(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 3.
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 part of ISO 11929 may be the subject of patent
rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
International Standard ISO 11929-4 was prepared by Technical Committee ISO/TC 85, Nuclear energy,
Subcommittee SC 2, Radiation protection.
ISO 11929 consists of the following parts, under the general title Determination of the detection limit and decision
threshold for ionizing radiation measurements:
— Part 1: Fundamentals and application to counting measurements without the influence of sample treatment
— Part 2: Fundamentals and application to counting measurements with the influence of sample treatment
— Part 3: Fundamentals and application to counting measurements by high resolution gamma spectrometry,
without the influence of sample treatment
— Part 4: Fundamentals and applications to measurements by use of linear-scale analogue ratemeters, without the
influence of sample treatment
— Part 5: Fundamentals and applications to measurements of aerosols or gaseous or liquid effluents while running
Annex A of this part of ISO 11929 is for information only.
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Introduction
ISO 11929 gives basic information on the statistical principles for determination of the detection limit and decision
threshold (and directives for specification of the confidence interval) for nuclear radiation measurements based on
[1] [8] [4]
the principles defined by Altschuler and Pasternack , Nicholson ,Currie .
This part of ISO 11929 applies to linear-scale analogue pulse-rate measurements as they are frequently used in the
routine monitoring of clothes, hands, feet, body, surfaces, air filters, working places, desks and other flat materials,
wipe-test papers, and other contamination checks in stationary use of equipment and sources. For scanning of
surfaces, this measurement can be used when the detector is moved slowly enough for the surface to be measured
to remain under the detector area for twice the time constant of the integrating circuit in the equipment.
ISO 11929-1 and ISO 11929-2 deal with integral counting measurements with or without consideration of the sample
treatment. Specific problems which occur in case of spectrometric measurements or continuous monitoring of
radioactive effluents are covered in ISO 11929-3 and ISO 11929-5.
This part of ISO 11929 deals with ionizing radiation measurements in which events, in particular pulses, are
measured using linear-scale analogue ratemeters, without considering the influence of a sample treatment. It
considers exclusively the random character of radioactive decay and of pulse-rate counting by use of a linear-scale
analogue ratemeter, and ignores other influences (e.g. due to sample treatment, weighting, enrichment, or instability
of the equipment). It is based on the assumption that the product of pulse rate and time constant of the meter is
sufficient to permit approximation of the real pulse/time distribution by a normal standard distribution, and that dead-
time losses are negligible. Wherever activities or specific activities are to be determined, it is assumed that the
factors for the conversion of pulse rates into activities or specific activities have been determined with sufficient
accuracy to ignore the influence of their uncertainty in the measurement.
This part of ISO 11929 should not be used for ratemeters with cyclic digital counters. In this case, ISO 11929-1
should be applied.
For this purpose, Bayesian statistical methods are used to specify values of statistics characterized by the following
given error probabilities.
— The decision threshold, which allows a decision to be made for each measurement with a given probability of
error as to whether the registered pulses include a contribution by the sample.
— The detection limit, which specifies the minimum sample contribution which can be detected with a given
probability of error using the measuring procedure in question. This consequently allows a decision to be made
as to whether a measuring method checked using this part of ISO 11929 satisfies certain requirements and is
consequently suitable for the given purpose of measurement.
— The confidence limits, which define a confidence interval of the measurand with a given probability if the
measured value exceeds the decision threshold.
NOTE The difference between using the decision threshold and using the detection limit is that measured values are to be
compared with the decision threshold while the detection limit is to be compared with the guideline value.
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 11929-4:2001(E)
Determination of the detection limit and decision threshold for
ionizing radiation measurements —
Part 4:
Fundamentals and application to measurements by use of linear-
scale analogue ratemeters, without the influence of sample
treatment
1 Scope
This part of ISO 11929 specifies suitable statistical values which allow an assessment of the detection capabilities in
ionizing radiation measurements, without the influence of sample treatment, using linear-scale analogue ratemeters.
For this purpose, statistical methods are used to specify statistical values characterizing given probabilities of error.
2 Terms and definitions
For the purposes of this part of ISO 11929, the following terms and definitions apply.
2.1
linear-scale analogue rate-meter
electronic device whose output increases suddenly with every incoming pulse, and decreases with a given time
constant until the next pulse arrives
NOTE The pulses should be of equal electrical charge, and the time constant should be independent of the pulse rate.
2.2
measuring method
use of a linear-scale analogue ratemeter for pulse-rate measurements under specified conditions
2.3
decision threshold
critical value of a statistical test for the decision between the null hypothesis = and the alternative hypothesis
s 0
 >
s 0
�
NOTE It should be the valueR which, when exceeded by the determined valueR , is taken to indicate that the null hypothesis
n n
should be rejected. The statistical test should be designed such that the probability of wrongly rejecting the null hypothesis (error
of the first kind) is equal to a value which is fixed prior to commencement of the measurement.
2.4
detection limit
smallest difference  = − associated with the statistical test concerned for the decision between the null
n s 0
hypothesis  = and the alternative hypothesis  > and having the following characteristic: if in reality
s 0 s 0
�
 > , the probability of wrongly not rejecting the null hypothesis = (error of the second kind) shall be at
n s 0
n
most equal to a value which is fixed prior to commencement of the measurement
2.5
confidence interval
interval for to be specified for the measured value obtained forR
n n
NOTE This interval includes the true value of in at least (1−
)� 100 % of all cases.
n
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ISO 11929-4:2001(E)
2.6
sample
whole amount or an aliquot of a material, the content of radioactive nuclides of which has to be determined by
ionizing radiation measurement
2.7
background effect
measured counting rate without radioactivity of interest in the sample
NOTE This covers radiation caused by external sources and detector noise.
2.8
gross effect
measured counting rate from the sample (sample contribution) and the background radiation
2.9
net effect
�sample contribution� gross effect minus the background effect
2.10
guideline value
value which corresponds to scientific, legal or other requirements for which the measuring procedure is intended to
assess, for example, as activity, specific activity, surface activity, or dose rate
3 Symbols
R Ratemeter output without sample (background pulse rate)
0
 Expectation value ofR
0 0
R Ratemeter output with sample (gross effect pulse rate)R
s n
 R
Expectation value of
s s
R Net counting rate (difference between gross and background pulse rate),R =R −R
n n s 0
 Expectation value ofR
n n
�
R Decision threshold for the net counting rateR
n
n
�
 Detection limit for the expectation value of the net counting rateR
n
n
2
s Squared standard deviation
2 2
 Expectation value ofs
 =
Error of the first kind; the probabilitiy of rejecting the null hypothesis for the alternative hypothesis
s 0
 > when the null hypothesis is true
s 0
Error of the second kind; the probability of accepting the null hypothesis = against the alternative
s 0
hypothesis > when the null hypothesis is false
s 0
1−
Confidence level of the confidence interval for
n
 Time constant of the ratemeter
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2 ISO 2001 – All rights reserved

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ISO 11929-4:2001(E)
 Time const
...

NORME ISO
INTERNATIONALE 11929-4
Première édition
2001-06-01
Déterminationdelalimitededétectionetdu
seuil de décision des mesurages des
rayonnements ionisants —
Partie 4:
Principes fondamentaux et leur application
aux mesurages réalisés à l'aide
d'ictomètres analogiques à échelle linéaire,
sans l'influence du traitement d'échantillon
Determination of the detection limit and decision threshold for ionizing
radiation measurements —
Part 4: Fundamentals and application to measurements by use of linear-
scale analogue ratemeters, without the influence of sample treatment
Numéro de référence
ISO 11929-4:2001(F)
© ISO 2001

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ISO 11929-4:2001(F)
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ii ISO 2001 – Tous droits réservés

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ISO 11929-4:2001(F)
Sommaire Page
1 Domaine d'application . 1
2 Termes et définitions . 1
3 Symboles . 2
4 Valeurs statistiques et intervalle de confiance . 3
5 Application de la présente partie de l’ISO 11929 . 5
6 Figures et tableaux . 6
Annexe
A Exemple d'application de la présente partie de l’ISO 11929 . 8
Bibliographie. 10
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ISO 2001 – Tous droits réservés iii

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ISO 11929-4:2001(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 3.
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 de la présente partie de l'ISO 11929 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.
La Norme internationale ISO 11929-4 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 85, Énergie nucléaire,sous-
comité SC 2, Radioprotection.
L'ISO 11929 comprend les parties suivantes, présentées sous le titre généralDéterminationdelalimitededétection
et du seuil de décision des mesurages des rayonnements ionisants:
— Partie 1: Principes fondamentaux et application aux mesurages par comptage, sans l'influence du traitement de
l'échantillon
— Partie 2: Principes fondamentaux et application aux mesurages par comptage, avec l'influence du traitement
d'échantillon
— Partie 3: Principes fondamentaux et application aux mesures par comptage, par spectrométrie gamma haute
résolution, sans l'influence du traitement d'échantillon
— Partie 4: Principes fondamentaux et leur application aux mesurages réalisés à l'aide d'ictomètres analogiques à
échelle linéaire, sans l'influence du traitement d'échantillon
— Partie 5: Principes fondamentaux et leur application aux mesurages d’effluents aérosols, gazeux ou liquides
L'annexe A de la présente partie de l'ISO 11929 est donnée uniquement à titre d'information.
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ISO 11929-4:2001(F)
Introduction
L’ISO 11929 fournit des informations de base sur les principes statistiques relatifs à la détermination de la limite de
détection et du seuil de décision (ainsi que des directives permettant de spécifier un intervalle de confiance) pour les
[1]
mesurages de rayonnements nucléaires s'appuyant sur les principes définis par Altschuler et Pasternack ,
[8] [4]
Nicholson ,Currie .
La présente partie de l'ISO 11929 s'applique aux mesurages à l'aide d'ictomètres analogiques à échelle linéaire, ces
derniers étant fréquemment utilisés pour le contrôle en routine des vêtements, des mains, des pieds, du corps, des
surfaces, des filtres à air, des postes de travail, des bureaux et autres surfaces planes, des papiers de frottis et pour
les autres contrôles de contamination dans les cas d'utilisation fixe d'équipements et de sources. Pour le contrôle
des surfaces, ce mesurage peut être utilisé lorsque le détecteur est déplacé assez lentement pour que la surface à
mesurer reste sous la surface du détecteur pour une durée équivalant à deux fois la constante de temps du circuit
d'intégration dans l'équipement.
L’ISO 11929-1 et l’ISO 11929-2 traitent des mesurages par comptage brut tenant ou non compte du traitement des
échantillons. Les problèmes spécifiques qui surviennent dans le cas de mesurages spectrométriques ou de contrôle
continu des effluents radioactifs sont traités dans l’ISO 11929-3 et l’ISO 11929-5.
La présente partie de l'ISO 11929 traite du mesurage des rayonnements ionisants pour lesquels les événements
(notamment les impulsions) sont mesurés au moyen d'ictomètres analogiques à échelle linéaire, sans prendre en
compte l'influence du traitement d'échantillon. Elle concerne exclusivement le caractère aléatoire de la
désintégration radioactive et de la sommation des impulsions au moyen d'un ictomètre analogique à échelle linéaire
et ne tient pas compte des autres influences (par exemple, les influences résultant du traitement, du pesage, de
l'enrichissement des échantillons ou de l'instabilité de l'équipement). Elle suppose que le produit du taux
d'impulsions et de la constante de temps de l'ictomètre est suffisant pour permettre l'approximation de la distribution
réelle impulsion/temps par une distribution normale et que l'influence du temps mort est négligeable. Quelles que
soient les activités ou activités spécifiques à déterminer, on suppose que les facteurs de conversion des taux
d'impulsions en activités ou en activités spécifiques sont définis avec une précision telle que l'influence de leur
incertitude sur le mesurage peut être ignorée.
Il convient de ne pas utiliser la présente partie de l'ISO 11929 pour des compteurs numériques cycliques. Le cas
échéant, il convient d'appliquer l’ISO 11929-1.
Dans ce but, des méthodes statistiques Bayessienne sont utilisées pour définir des valeurs statistiques caractérisant
des probabilités d'erreur données.
— Le seuil de décision, qui permet de prendre une décision pour chaque mesurage, avec une probabilité d'erreur
donnée de décider si les impulsions enregistrées comprennent ou non une contribution de l'échantillon.
— Lalimitededétection, qui spécifie la contribution minimale de l'échantillon pouvant être détectée, avec une
probabilité d'erreur donnée, en utilisant le mode de mesurage en question. Elle permet donc de décider si une
méthode de mesure vérifiée au moyen de la présente norme satisfait ou non à certaines exigences et
correspond donc à l'objectif fixé du mesurage.
— Les limites de confiance, qui définissent l'intervalle de confiance du mesurande avec une probabilité donnée si la
valeur mesuréeexcèdeleseuil dedécision.
NOTE La différence entre l'utilisation du seuil de décision et de la limite de détection réside dans le fait que les valeurs mesurées
doivent être comparées au seuil de décision, alors que la limite de détection doit être comparée à la valeur de référence.
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NORME INTERNATIONALE ISO 11929-4:2001(F)
Détermination de la limite de détection et du seuil de décision des
mesurages des rayonnements ionisants —
Partie 4:
Principes fondamentaux et leur application aux mesurages réalisés
à l'aide d'ictomètres analogiques à échelle linéaire, sans l'influence
du traitement d'échantillon
1 Domaine d'application
La présente partie de l'ISO 11929 a pour objet de définir des valeurs statistiques adaptées permettant une
évaluation des capacités de détection des mesurages des rayonnements ionisants en utilisant des ictomètres
analogiques à échelle linéaire, sans l’influence du traitement d’échantillon. Dans ce but, on utilise des méthodes
statistiques pour définir des valeurs statistiques caractérisant des probabilités d'erreur données.
2 Termes et définitions
Pour les besoins de la présente partie de l'ISO 11929, les termes et définitions suivants s'appliquent.
2.1
ictomètre analogique à échelle linéaire
dispositif électronique dont le signal de sortie s'incrémente rapidement à chaque impulsion, et diminue avec une
constante de temps donnée jusqu'à l'impulsion suivante
NOTE Il convient que les impulsions aient la même charge électrique, et que la constante de temps soit indépendante du taux
d'impulsions.
2.2
méthode de mesure
utilisation d'un ictomètre analogique à échelle linéaire pour effectuer des mesurages de taux d'impulsions dans des
conditions spécifiées
2.3
seuil de décision
valeur critique d'un test statistique dans le but de décider entre l'hypothèse  = et l'hypothèse alternative
s 0
 >
s 0
�
NOTE Elle correspondra à la valeurR qui, lorsqu'elle est inférieure à la valeur déterminéeR , doit être prise pour indiquer
n
n
qu'il convient de rejeter l'hypothèse. Le test statistique doit être conçu de manière à ce que la probabilité de rejeter à tort
l'hypothèse (erreur de première espèce) soit égale à une valeur fixée avant le début du mesurage.
2.4
limite de détection
la plus petite différence = − associée au test statistique concerné pour décider entre l'hypothèse =
n s 0 s 0
�
et l'hypothèse alternative > et ayant les caractéristiques suivantes: si en réalité > , la probabilité de ne
s 0 n
n
pas rejeter à tort l'hypothèse = (erreur de deuxième espèce) doit être, au plus, égale à la valeur qui est
s 0
définie avant le début du mesurage
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ISO 11929-4:2001(F)
2.5
intervalle de confiance
l'intervalle de confiance pour est un intervalle à spécifier pour la valeur mesurée obtenue pourR
n n
NOTE Cet intervalle comprend la valeur vraie de dans au moins (1−
)� 100 % de tous les cas.
n
2.6
échantillon
quantité totale ou une fraction aliquote d'un matériau dont la teneur en radionucléides doit être déterminée par
mesurage des rayonnements ionisants
2.7
bruit de fond
taux d'impulsions mesuré sans la radioactivité étudiée de l'échantillon
NOTE Le bruit de fond comprend le rayonnement émis par des sources externes et par le bruit de fond du détecteur.
2.8
comptage brut
taux d'impulsions mesuré à partir du rayonnement de l'échantillon (contribution de l'échantillon) et du bruit de fond
2.9
comptage net
�contribution de l'échantillon� différence entre le comptage brut et le bruit de fond
2.10
valeur de référence
correspond aux exigences attachées aux procédures de mesure, dictées par des raisons scientifiques, juridiques ou
autres, qui sont spécifiées, par exemple, comme activité, activité spécifique, activité de surface, débit de dose, etc.
3 Symboles
R Signal de sortie de l’ictomètre dû au bruit de fond (taux d’impulsions du bruit de fond)
0
 Espérance mathématique deR
0 0
R Signal de sortie de l’ictomètre avec l’échantillon (taux d’impulsions du comptage brut)
s
 Espérance mathématique deR
s s
R
Taux de comptage net (différence entre les taux d’impulsions du comptage brut et du bruit de fond):
n
R =R −R
n s 0
 Espérance mathématique deR
n n
�
R Seuil de décision pour le taux de comptage netR
n
n
�
 Limite de détection pour l’espérance mathématique du taux de comptage netR
n
n
2
s Carré de l’écart-type
2 2
 Valeur d’espérance des
Erreur de première espèce; la probabilité de rejeter l’hypothèse nulle = et de choisir l’hypothèse
s 0
alternative > alors que l’hypothèse nulle est vraie
s 0
Erreur de seconde espèce; la probabilité d’accepter l’hypothèse nulle =
...