ISO 7503-3:1996
(Main)Evaluation of surface contamination — Part 3: Isomeric transition and electron capture emitters, low energy beta-emitters (E bêtamax less than 0,15 MeV)
Evaluation of surface contamination — Part 3: Isomeric transition and electron capture emitters, low energy beta-emitters (E bêtamax less than 0,15 MeV)
Applicable to the evaluation of contamination on surfaces of facilities and equipment, containers of radioactive materials and sealed sources by low energy beta-emitters (
Évaluation de la contamination de surface — Partie 3: Émetteurs à transition isomérique et capture électronique, émetteurs bêta basse énergie (E bêtamax inférieur à 0,15 MeV)
General Information
Relations
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Standards Content (Sample)
INTERNATIONAL IS0
STANDARD 7503-3
First edition
1996-l l-l 5
Evaluation of surface contamination -
Part 3:
lsomeric transition and electron capture
emitters, low energy beta-emitters
max < 0,15 MeV)
(EP
haluation de la contamination de surface -
Partie 3: imetteurs ;i transition isomhque et capture 6lectronique,
gmetteurs b&a basse hnergie (Earn, < 0,15 MeV)
Reference number
IS0 7503-3:1996(E)
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IS0 7503-3: 1996(E)
Page
Contents
1
1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Scope
1
2 Normative references . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3 Definitions
4 Measurement techniques .,.
5 Suitability of various types of measuring instruments . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6 Calibration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7 Evaluation of measurements
Annexes
A Radionuclides appropriate to the evaluation methods given
11
in this part of IS0 7503 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
B Explanation of basic terms and data for calibration and
15
measurement procedures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
21
C Instruments for direct measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
24
D Instruments for indirect measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
26
E The evaluation program CHAOSCAL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
28
F Bibliography . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .~.
0 IS0 1996
All rights reserved. Unless otherwise specified, no part of this publication may be
reproduced or utilized in any form or by any means, electronic or mechanical, including
photocopying and microfilm, without permission in writing from the publisher.
International Organization for Standardization
Case Postale 56 l CH-1211 Geneve 20 l Switzerland
Printed in Switzerland
ii
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@ IS0 IS0 7503-3: 1996(E)
Foreword
IS0 (the International Organization for Standardization) is a worldwide
federation of national standards bodies (IS0 member bodies). The work of
preparing International Standards is normally carried out through IS0
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. IS0
collaborates closely with the International Electrotechnical Commission
(IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
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.
International Standard IS0 7503-3 was prepared by Technical Committee
ISO/TC 85, Nuclear energy, Subcommittee SC 2, Radiation protection.
IS0 7503 consists of the following parts, under the general title Evaluation
of surface contamination:
- Part 9: Beta-emitters (maximum beta energy greater than 0,15 MeV)
and alpha-emitters
- Part 2: Tritium surface contamination
- Part 3: lsomeric transition and electron capture emitters, low energy
beta-emitters (Epma, < 0,15 MeV)
Annexes A to D form an integral part of this part of IS0 7503. Annexes E
and F are for information only.
. . .
III
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IS0 7503=3:1996(E) @ IS0
Introduction
This part of IS0 7503 provides recommendations for surface contami-
nation measurements for two groups of radionuclides.
and measured with the aid
a) Radionuclides which can only be detected
of the following emission s:
- gamma radiation and X-rays from isomeric transitions and
electron capture processes,
- electrons from internal conversion processes and Auger-
electrons,
- Low-energy beta radiation (Epmax < 0,15 MeV) from classical beta
decay.
Beta-emitters which do not emit one electron per decay.
W
Widespread application and involvement of such radionuclides in nuclear
medicine, industrial processes and research, under conditions which do
not allow full control of the radionuclide spread, have led to the necessity
to view critically surface contamination problems in connection with
unconfined use. Health and sanitation problems may occur due to the fact
that the possible existence and/or extent of surface contamination remains
undetected because measurements are made with an instrument not
suited to the purpose. Such problems may arise due to the low energy and
complexity of the characteristic emissions of the nuclides.
The wide range of particle types and energies makes it necessary to select
an instrument appropriate to the radionuclide, if satisfactory health and
safety information is to be obtained. It is the purpose of this document to
provide the necessary information for the selection of measurement and
calibration methods.
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IS0 7503=3:1996(E)
INTERNATIONAL STANDARD @ IS0
surface contamination -
Evaluation of
Part 3:
lsomeric trans tion and electron capture emitters, low energy beta-
emitters (Epmax < 0,15 MeV)
1 Scope
This part of IS0 7503 applies to the evaluation of contamination on surfaces of facilities and equipment, containers
of radioactive materials and sealed sources in terms of activity per unit area. It does not apply to the evaluation of
contamination of skin or clothing.
It is restricted to the direct measurement by portable probes and to the indirect measurement of the radionuclides
mentioned in the Introduction and listed in table A.1 of annex A.
For each radionuclide, the energy spectrum as well as the intensity of each type of emitted particle or photon is
unique. This type of information can be found in the bibliographic references given in annex F.
For the purpose of this part of IS0 7503, the term “beta energy” refers to the maximum energy of particles from
classical beta decay.
Evaluation of surface contamination by beta-emitters (beta energy greater than 0,15 MeV) and alpha-emitters is
NOTE -
dealt with in IS0 7503-I. Evaluation of tritium surface contamination is dealt with in IS0 7503-2.
2 Normative references
The following standards contain provisions which, through reference in this text, constitute provisions of this part
of IS0 7503. At the time of publication, the editions indicated were valid. All standards are subject to revision, and
parties to agreements based on this part of IS0 7503 are encouraged to investigate the possibility of applying the
most recent editions of the standards indicated below. Members of IEC and IS0 maintain registers of currently
valid International Standards.
IS0 7503-I :I 988, Evaluation of surface contamination - Part I: Beta-emitters (maximum beta energy greater than
0,15 MeV) and alpha-emitters.
I SO 8769-2:- 1), Reference sources for the calibration of surface contamination monitors - Part 2: Electrons of
energy less than 0,15 MeV and photons.
I EC 248: 1984, Dimensions of planchets used in nuclear electronic instruments.
I EC 325: 1981, Alpha, beta and alpha-beta contamination meters and monitors.
1) To be published.
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@ IS0
IS0 7503-3: 1996(E)
3 Definitions
For the purposes of this part of IS0 7503, the following definitions apply.
3.1 decay efficiency of a radionuclide, &d: Ratio of the number of photons or electrons of a given energy created
per unit time by a given radionuclide to the number of decays of this radionuclide per unit time.
3.2 efficiency of a source, Ed: Ratio of the surface emission rate of a source to the respective production rate in
the source.
activity is dispersed or that may be covering the
NOTE - The term “source” includes any structural material in which the
front surface of the active layer.
3.3 production rate: Number of electrons produced by the decay process(es) in the source, or the number of
photons of given energy(ies) produced by decay in the source, per unit time.
or number of photons whose origin is as
3.4 surface emission rate: Number of electrons above a certain energy,
urface of the source per unit time.
described for production rate, emerging from the s
ment net reading to the surface emission rate of a source for
3.5 instrument efficiency, q : Ratio of the instru
photons or electrons of a given under given geom etric conditions
energy
For a given instrument, the instrument efficiency depends on the energy of the radiations emitted by the source.
The instrument efficiency is also influenced by absorbers (including air where appropriate) between source and
detector.
4 Measurement techniques
4.1 General
1 ofan nex A, various meas urement techn iques exist. Where
For th e measurement of ra dionuclid es listed in table A.
suitable, indirect methods s hall be used.
direct measurement is not
Basic requirements and guidelines for direct and indirect measurements, including the use of smears for sampling,
are dealt with in IS0 7503-I.
The detector listed in table 1 are also suitable for indirect measurements if they are adequately equipped (see
tY Pes
annex D).
42 . Direct measurements
42.1 General
Direct measurements are used for the following purposes:
a) to evaluate the total amount of contamination on a surface (fixed and movable);
b) to determine whether a subsequent indirect measurement is necessary;
d when indirect measurements are unsuitable due to long delays and possible loss of activity between sampling
and measurement.
Detector size should be chosen in relation to the contaminated area, in order to complete the survey in a reasonable
time. For practical purposes a detector with a minimum area of 100 cm* is recommended, though smaller detectors
may be necessary in circumstances of restricted geometry and can also be useful in locating active spots. The surface
area on which a detector receives photons is dependent on the distance from the surface contaminated and the
emission energies of the radionuclides. This is of special importance for the quality of the measurement results, when
the detector is not in contact with the surface or the detector is equipped with a collimator.
2
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0 IS0 IS0 7503=3:1996(E)
4.2.2 Instruments for direct measurement
1. The properties of these detectors
Information on the application of different detector is presented in
types
are described in annex C.
4.3 Indirect measurements
4.3.1 General
For indirect measurements, i.e. the measurement of the amount of activity of a sample removed from the
contaminated surface, a stationary well-shielded instrument offers great advantages. Such instruments can
normally be operated for long counting times. Also, in some situations the background contribution may be reduced
by the use of pulse-height discrimination. The user can, therefore, compensate for low instrument efficiencies by
the use of long counting periods at a low background level.
However, the indirect method is restricted to the measurement of removable activity, and has a low accuracy due
to uncertainties of the sampling efficiency and possible losses of activity between obtaining the smear sample and
the subsequent measurement.
Indirect measurements are used for one or more of the following purposes:
a) to evaluate the amount of removable contamination on a surface;
b) to evaluate radionuclides that are difficult to measure by direct measurement due to their radiation
characteristics;
c) to obtain information about the radionuclides present and the composition of mixtures;
d) to measure contamination of a surface when the surface shape does not allow direct measurement;
e) to measure contamination of surfaces which are located in radiation fields which interfere with direct
measurement;
f) to detect contamination on surfaces which have overlying material that reduces the intensity of radiation
available for direct measurement (wiping can remove a layer of dirt of substantial thickness; as a result, activity
covered by or distributed in this layer may become better exposed on the surface of the wiped sample).
4.3.2 Instruments for indirect measurement
Information on the application of different detector types is presented in table 2. The properties of these detectors
are described in annex D.
5 Suitability of various types of measuring instruments
Tables 1 and 2 indicate the suitability of different instruments for the detection of some important radionuclides
included in this part of IS0 7503.
In table 1 the instruments are divided into different c sses on the basis of the time t, necessary to detect a
contamination of 3,7 Bqcm-2 (averaged over an area of 0 mo re than 200 cm*) as follows:
Necessary detection time
O
20s
t,>6Os Not recommended
Instruments which cannot de tect a radionuclide even with counting times of 1 000 s are represented by a barred
9
r followed by the
code numbe sign
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IS0 7503-3: 1996(E)
Table 1 -Types of hand-held surface-contamination measuring instruments and their suitability for the
Bqxm -2 (background measuring time: 1 000 s)
direct detection of important low-energy emitters at 3,7
Code
Type of instrument
1
Windowless argon-methane gas flow proportional detector
2
Butane-propane gas-filled, large-area proportional detector
3
Argon-methane gas flow, large-area proportional detector
4
Xenon-filled large-area proportional detector
5
Windowless plastic scintillation detector
6
Organic crystal/plastic scintillation detector
7
NaI thin-layer scintillation detector
Geiger-Mtiller detector, large area type (window 0 46 mm) 8
Instrument characterization in terms of detection ability
Instrument
Poor Not recommended
Radionuclide Adequate
7Be 7” 1s 2s 3s 4s 5 6 70 89
---- --
5Kr 1 3 4 5 7” 2 8 6 7
54Mn 1 2 3 4 5 7 8
6
5sFe 1 3 4 5 7* 2
6 7s 8
5x0 1 2 3 4 5 7 8 6
6sNi
1 2 3 5 2 4 6 7s 8
6sZn 1 2 3 4 7” 8 7
67Ga 1 2 3 4 5 7 6 8
- - - - - -
7sAs 1 2 3 4 5 7 8 6
- - - - - -
75Se 1 2 3 4 5 7 8
6
*5Sr 1 2 3 4 5 7 8
6
**Y 1 2 3 4 5 7 8 6
99mTc 4 5 7
1 2 3 6 8
- - - - -
IllIn 12345678
- - - - - -
113Sn/ll3mIn 1 2 3 4 5 6 7* 7 8
1231 1234567 8
- - - - - -
1251 1 2 3 4 5 7
8 6
133Ba 1 2 3 4 5 7 8
6
1 We 1 3 4 7 2 8
- - - - - -
‘9 ’0s 1 2 3 4 7 8
- - - - - -
‘95Au 1 2 3 4 5 7
8 6
- - - - - -
‘97Hg - 1 - 2 - 3 - 4 5 - 7 6 - 8
199Au 1 3 4 7 2 8
- - - - - -
20 ’TI 1 2 3 4 5 7 6 8
- - - - - -
203Hg - 3 - 4 - 7 - 2
- 8
207Bi 12345678
210Pb 1 2 3 4 5 7 8 6
- - - -
NOTES
1 The code numbers for instrument types are listed in numerical order. Numbers in bold typeface denote CHAOSCAL
calibrations (underlined) or experimental evidence as basis for instrument characterization data.
2 The asterisk (*) indicates large-area detector is necessary (window of more than 100 cm2 area).
3 The sign 5 indicates detector cannot detect the radionuclide in less than 1 000 s.
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0 IS0 IS0 7503-3: 1996(E)
Table 2 - Types of instruments for indirect measurements under laboratory conditions and their suitability
for the detection of important low-energy emitters at 3,7 Bqxm-2, (averaged over 100 cm*)
Type of instrument Code
Installed gas-flow large-area proportional countersI) with thin window A
Installed gas-flow large-area proportional counters ’) with sample inside detector B
Liquid scintillation counters C
Thick crystal NaI (TI)-scintillational counters D
Semiconductor spectrometers E
Installed Geiger-Mtiller counters F
Instrument characterization in terms of detection ability
Instrument
Adequate Poor
Radionuclide Not recommended
D E C
7Be A B F
C D E A B F
slCr
54Mn C D E F A B
5sFe B C E A D F
B C D E A F
5x0
63Ni B C E A D
F
asZn A B C D E F
67Ga A B C D E F
7sAs B C D E F A
75Se B C D E F A
B C D E F A
*sSr
**Y B C D E F A
=-r ’Tc C D E A B F
Wn A B C D E F
113Sn/ll3mIn
A B C D E F
1231
A B C D E F
1251
A B C D E F
IssBa A B C D E F
1 We B C D E
F
‘9 ’0s B C D E F
‘9sAu A B C D E F
‘97Hg A B C D E F
‘99Au A B C D E F
20 ’TI A B C D E F
207Bi
A B C D E F
2 ’0Pb A B C D E F
NOTES
1 The code letters for instrument types are listed in alphabetical order.
2 Hand-held instruments can also be used for indirect measurements. Guidelines and restrictions for this purpose are
given in table 1 and annex D.
1) For optimal detection of low-energy photons, the use of an argon-based gas mixture is necessary.
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IS0 7503=3:1996(E)
The combinations of instruments and radionuclides described as “adequate” are the recommended combinations.
The combinations described as “poor” should be used only after thorough evaluation since it may not be possible
“not recommended” should not be
to meet requirements of national regulations. The combinations described as
used unless careful calibration with that combination has shown that it is possible to detect the radionuclide
according to relevant national regulations.
The information compiled in tables 1 and 2 is based on an uncertainty level as allowed by IEC 325, on instrument
efficiency data obtained by measurements or CHAOSCAL calibrations (see 6.2) on plausible theoretical estimates
and comparisons of radionuclides using their decay data.
The tables were compiled assuming that a given type of instrument is used under the most favourable conditions,
i.e. covered with a window material of minimum available thickness, positioned as close as practicable to the
surface examined and handled under background radiation conditions as stated in the manufacturer ’s
specifications.
In the case of thin-layer NaI-scintillation detectors, a distinction is made between the normal small-area type
(8 cm*) and th e I ess common large-area type (more than 100 cm*).
The listing of instrument types in the lower part of the tables is in numerical order of code and not in order of
preference.
Instruments which primarily measure electrons are not suitable for calibration or measurements with an absorber
between the source and the detector. Use of an absorber is part of a recommended calibration techniques for
many radionuclides in this part of IS0 7503 (MSA-, SSA-methods: see 6.2/6.3, table A.1, annex A). When the code
numbers in table 1 are based on CHAOSCAL calibrations without absorber, the response of the instruments to
electrons was not taken into account. Therefore, the actual total response to photons plus electrons may be
somewhat higher than that used as basis for the classification.
6 Calibration
6.1 General
The principal considerations concerned with calibration and reference sources are covered in IS0 7503-I and
IS0 8769-2, respectively.
However, since the types of radiation and the energy distributions of the radionuclides considered in this part of
IS0 7503 are quite different to those relating to pure higher-energy beta-emitters, the actual calibration methods
cannot be the same. The diversity of the emission characteristics of the radionuclides under consideration makes it
necessary to determine specific calibration factors for each of these radionuclides. This can be done in two
principal ways:
a) The instrument efficiency is measured versus radiation energy using sources emitting monoenergetic
radiation. Instrument efficiency values for the radionuclides under consideration are then calculated individually,
using the energy and emission probability data relating to the monoenergetic components of the radiation.
Most of the radionuclides under consideration emit monoenergetic photons and electrons, both of which may
contribute to the response of a measuring instrument. A full calibration for both types of radiation would,
therefore, need separate measurements of the instrument efficiency as a function of energy for both photons
and electrons.
For detectors that are capable of responding to the low-energy electron radiation that is emitted by the
radionuclides under consideration, the response of the instrument will be very dependent upon the
construction of the calibration and contamination sources. Also, the response of the instrument can be very
dependent on the geometric conditions of the measurement (e.g. air-path attenuation). Therefore, in order to
minimize errors and provide consistency of measurement, it is recommended that the assessment of surface
contamination be generally made from the measurement of photon emissions. In addition, since sources for
monoenergetic electrons in the energy range under consideration are not available, the calibration has to be
restricted to the photon emissions.
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@ IS0 IS0 7503-3:1996( E)
For each of the radionuclides to be measured, a specific calibration source made from the same radionuclide is
b)
used.
For some of the radionuclides with sufficiently long half-lives (e.g. 55Fe and 63Ni), large-area calibration sources
are commercially available. In the case of radionuclides with shorter half-lives, a rough calibration of measuring
instruments can be done using working sources produced periodically from calibrated radionuclide solutions.
6.2 Multisource calibration with respect to photon emissions
This method is based on the measurement of photon emissions of a group of pseudo monoenergetic calibration
sources with the help of the detector to be calibrated. The calibration sources are defined in IS0 8769-2 and cover
a photon energy range from 5,9 keV to 1 250 keV. They are designed to filter out other interfering surface
emissions of electrons, alpha particles and lower-energy photons by the radionuclide. For measurements of the
calibration source, no additional absorber is used between source and detector.
In applying the method, it is assumed that electron emissions from the actual contamination sources do not
contribute to the response of the measuring instrument. This can be ensured by using detectors not sensitive to
electrons in the energy range being considered. The detector can either be insensitive to electrons by virtue of its
construction (sensitive window of sufficient thickness) or it can be made insensitive by covering the sensitive
window with a filter foil of sufficient thickness.
For radionuclides emitting both detectable electrons and photons, the calibration shall take into account that, in
order to filter the electrons, the measurements on actual contamination sources are done with a 46 mgcm-*
(0,5 mm thick) polyethylene (PE) absorber foil in front of the sensitive window of the detector. (This thickness was
considered to be sufficient for electron absorption up to 200 keV energy without serious attenuation of the photons
to be measured.) This mean that calculated factors have to be applied to correct for the attenuation effects of the
46 mgcm-2 absorber foil.
The measurements of the calibration sources as well as necessary background measurements shall be done with
such counting times (pulse counting) or time constants (ratemeters) that a relative standard deviation of the
corrected count rate of not greater than 5 % is obtained.
Evaluation of the measured data can be done by help of the computer program CHAOSCAL*) developed for the
application of this part of IS0 7503. Principally, the use of this part of IS0 7503 is not tied to the use of this
software. However, the program CHAOSCAL facilitates a substantial range of calculations which otherwise would
require a prohibitive effort. The program is described in annex E, which also gives an example printout of calibration
results.
In the case of nonideal contamination sources, the source efficiency, the instrument efficiency and the decay
efficiency are different for each of the m photon energies, and the activity per unit area, A,, has to be calculated
using the following equation:
n - nb
A, = . . .
j=l
where
n is the measured count rate, in counts per second;
nb is the background count rate, in counts per second;
is the area of the source seen by the sensitive window of the detector, in square centimetres.
W
2) Available as public domain program. Information on this program can be obtained from the Secretariat of lSO/rC 85
Subcommittee 2.
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@ IS0
IS0 7503-3:1996( E)
For an ideal contamination source (no self-absorption, no backscattering) the source efficiency for each of the LU
efficien ties + remain
= 0,5 and only the instrument efficie ncies E{ and the decay
discrete photon energies is E/S
as variables.
d then be:
The equation for the calculation of the activity per unit area, A,, wou
n - nb
. . .
A, = (2)
w x 0,5 Q+ ‘d)
j=l
If the detector is calibrated and used at a distance from the source greater than the smallest practicable distance,
the calibration distance and the area from which the sensitive window of the detector receives photons shall be
specified by the manufacturer or be derived by the calibrator.
For both ideal and nonideal sources, the measurement of a single radionuclide by an instrument cannot be
characterized by two independent values of 4 and c, as can be done for pure beta-emitters of the “one electron per
decay-type” (see IS0 7503-I:1988 423.2). Instead, the simple calibration factor l/WEiEs is replaced by the more
complex calibration factors:
. . .
(3)
C ”i =
&iEj
i ds
j=l
or
I
. . .
(4)
c; =
I
w x 0,5 2(+j,)
j=l
C ”i is the calibration factor for nonideal contamination sources;
Ci is the calibration factor for ideal contamination sources.
In the case of nonideal contamination sources this calibration factor depends on the thickness of absorbing
material, including the source and the distribution of the activity in this material.
6.3 Single-source calibration
The method of direct calibration of an instrument with respect to a specific radionuclide using a working or
calibration source made from the same radionuclide can be applied to all radionuclides for which either calibration
sources or calibrated solutions that allow the production of sufficiently stable working sources are available.
In principle, all types of radiation emitted can be utilized for such a calibration and the measurements based on it.
-2 PE absorber foil in front of the
However, for nuclides with both photon and electron emissions, a 46 mgcm
detector shall be used for filtering out electrons, provided that the photon transmission remains acceptable. This
will help to reduce errors caused by differences between the calibration and actual measurement conditions
(backscatter, self-absorption, geometry).
-2 PE absorber, it is recommended that
In cases where filtering out electrons cannot be achieved by the 46 mg-cm
working sources for single-source calibration be prepared so as to provide the same source efficiency as the
contamination source. This is also valid for 63Ni.
8
---------------------- Page: 12 ----------------------
0 IS0 IS0 7503-3:1996( E)
The single-source calibration factor is defined as:
A
cs
=-
. . .
c (5)
ss
n - nb
where A,, is the activity of the working or calibration source seen by the sensitive window of the detector.
7
Evaluation of measurements
7.1 Evaluation based on multisource calibration data
The activity per unit area, A,, is calculated by use of equation (6):
As =C(n-nb) . . .
(6)
where C is the calibration factor according to equation (3) or (4).
For the selection of the relevant value of C from the CHAOSCAL printout, see annex E.
72 . Evaluation based on single-source calibration data
The activity per unit area, A,, is calculated using equation (7):
Ccorrcss cn - nb )
A, = . . .
(7)
W
c is the single-source calibration factor according to equation (5);
ss
corr is the factor correcting for the difference in efficiencies of the calibration and the contamination sources;
c
W is the area of the source seen by the sensitive window of the detector, in square centimetres.
If the detector is calibrated and used at a distance from the source greater than the smallest practicable distance,
the calibration distance and the area from which the sensitive window of the detector receives electrons and/or
photons shall be specified by the manufacturer or be derived by the calibrator.
Where the calibration and the contamination sources have approximately the same source efficiency Ccorr has the
value 1
If instruments are calibrated using near-ideal working or calibration sources with high source efficiency and are then
use
...
ISO
NORME
7503-3
INTERNATIONALE
Première édition
7 996-l 1-l 5
Évaluation de la contamination de
surface -
Partie 3:
Émetteurs à transition isomérique et capture
électronique, émetteurs bêta basse énergie
(Epmax < 0,15 MeV)
Evaluation of surface con tamina tion -
Part 3: Isomefic transition and electron capture emittefs, low energy
beta-emitters (Epmax c 0,i 5 MeV)
Numéro de référence
ISO 7503-3: 1996F)
---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO 7503-3: 1996(F)
Page
Sommaire
1 Domaine d’application .
2 Références normatives .
3 Définitions .
4 Techniques de mesurage .
5 Aptitude a l’emploi des différents types d’instruments .
6 Étalonnage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7 Évaluation des résultats de mesurage
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Annexes
A Radionucléides auxquels s’appliquent les méthodes
d’évaluation prescrites dans la présente partie de I’ISO 7503 . . . . . . 12
B Explication des principaux termes et notions s’appliquant aux
16
méthodes d’étalonnage et de mesurage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
C Instruments de mesurage direct 22
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
D Instruments de mesurage indirect . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
29
E Programme d’évaluation CHAOSCAL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
F Bibliographie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
0 ISO 1996
Droits de reproduction réservés. Sauf prescription différente, aucune partie de cette publi-
cation ne peut être reproduite ni utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun pro-
cédé, électronique ou mécanique, y compris la photocopie et les microfilms, sans l’accord
écrit de l’éditeur.
Organisation internationale de normalisation
Case postale 56 l CH-l 211 Genève 20 l Suisse
Imprimé en Suisse
ii
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ISO 7503-3: 1996(F) <
@ ISO
Avant-propos
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération
mondiale d’organismes nationaux de normalisation (comités membres de
I’ISO). L’élaboration des Normes internationales est en général confiée aux
comités techniques de I’ISO. Chaque comité membre intéressé par une
étude a le droit de faire partie du comité technique crée a cet effet. Les
organisations internationales, gouvernementales et non gouvernemen-
tales, en liaison avec I’ISO participent également aux travaux. L’ISO colla-
bore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (CEI)
en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
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.
La Norme internationale ISO 7503-3 a été élaborée par le comité technique
ISOnC 85, Énergie nucléaire, sous-comité SC 2, Radioprotection.
L’ISO 7503 comprend les parties suivantes, présentées sous le titre
général Évaluation de la contamination de surface:
- Partie 1: Émetteurs bêta (énergie bêta maximale supérieure à
0,15 MeV) et émetteurs alpha
Partie 2: Contamination de surface par le tritium
- Partie 3: Émetteurs à transition isomérique et capture électronique,
émetteurs bêta basse énergie (Epma, < 0,15 MeV)
Les annexes A à D font partie intégrante de la présente partie de
I’ISO 7503. Les annexes E et F sont données uniquement à titre
d’information.
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ISO 7503-3: 1996(F) @ ISO
Introduction
La présente partie de I’ISO 7503 fournit des recommandations sur le
mesurage de la contamination de surface provoquée par deux groupes de
radionucléides.
a) Radionucléides dont la détection et la mesure ne sont possibles qu’à
partir des émissions suivantes:
- rayonnement gamma et rayons X produits par transition
isomérique ou capture électronique,
- électrons produits par conversion interne et électrons Auger,
- rayonnement bêta basse énergie (Epmax c 0,15 MeV) produit par
désintégration bêta classique.
Émetteurs bêta n’émettant pas un électron par désintégration.
b)
L’usage de plus en plus répandu de ces radionucléides dans le domaine de
la recherche et de la médecine nucléaire, dans des conditions qui ne
permettent pas de maîtriser totalement leur dissémination, rend aujour-
d’hui nécessaire de poser de façon critique les problèmes de contamina-
tion liés à une utilisation non confinée. La non-détection de l’existence
et/ou de l’importance d’une contamination de surface, en raison de
l’inadéquation des instruments de mesure utilisés, peut être source de
problèmes sanitaires. Ceux-ci sont parfois liés à la faible énergie et à la
complexité des émissions caractéristiques des radionucléides.
La diversité des types et des énergies des particules émises impose
l’utilisation d’instruments adaptés aux différents radionucléides, si l’on
veut obtenir des informations fiables sur les aspects sanitaires et la
sécurité. L’objectif de la présente partie de I’ISO 7503 est d’apporter les
informations nécessaires au choix de méthodes de mesurage et d’étalon-
nage.
---------------------- Page: 4 ----------------------
NORME INTERNATIONALE @ ISO ISO 7503-3: 1996(F)
Évaluation de la contamination de surface -
Partie 3:
Émetteurs à transition isomérique et capture électronique, émetteurs
bêta basse énergie (Epmax < 0,15 MeV)
1 Domaine d’application
La présente partie de I’ISO 7503 s’applique à l’évaluation, en termes d’activité surfacique, de la contamination de
surface des équipements et installations, des conteneurs de matières radioactives et des sources scellées. Elle ne
s’applique pas à l’évaluation de la contamination cutanée ou vestimentaire.
Son domaine d’application est limité aux mesurages directs (à l’aide de sondes portatives) ou indirects portant sur
les radionucléides qui appartiennent aux catégories spécifiées dans l’introduction et qui figurent dans le tableau A.1
de l’annexe A.
Chaque radionucléide est caractérisé de façon unique par le spectre d’énergie et l’intensité de ses émissions
particulaires ou photoniques. Ce type d’information est fourni dans les références bibliographiques données en
annexe F.
Dans la présente partie de I’ISO 7503, l’expression «énergie bêta» se rapporte a l’énergie maximale des particules
issues d’une désintégration bêta classique.
L’évaluation de la contamination de surface par des émetteurs bêta d’énergie bêta supérieure à 0,15 MeV et des
NOTE -
émetteurs alpha fait l’objet de I’ISO 7503-I. L’évaluation de la contamination de surface par le tritium fait l’objet de
I’ISO 7503-2.
2 Références normatives
Les normes suivantes contiennent des dispositions qui, par suite de la référence qui en est faite, constituent des
dispositions valables pour la présente partie de I’ISO 7503. Au moment de la publication, les éditions indiquées
étaient en vigueur. Toute norme est sujette à révision et les parties prenantes des accords fondés sur la présente
partie de I’ISO 7503 sont invitées à rechercher la possibilité d’appliquer l’édition la plus récente des normes
indiquées ci-après. Les membres de la CEI et de I’ISO possèdent le registre des Normes internationales en vigueur
à un moment donné.
ISO 7503-I :1988, Évaluation de la contamination de surface - Partie 1: Émetteurs bêta (énergie bêta maximale
supérieure à 0,75 MeV) et émetteurs alpha.
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@ ISO *
ISO 7503-3:1996( F)
ISO 8769-Z: -11, Sources de référence pour I ‘étalonnage destinées à 1% talonnage de sondes de con tamina tien de
surface - Électrons d’énergie inférieure à 0, 75 MeV et photons.
CEI 248: 1984, Dimensions des coupelles utilisées dans les appareils d’électronique nucléaire.
CEI 325:1981, Contaminamètres et moniteurs de contamination alpha, bêta, alpha-bêta.
3 Définitions
Pour les besoins de la présente partie de I’ISO 7503, les définitions suivantes s’appliquent.
3.1 rendement d’émission pour un radionucléide et pour une désintégration, Q: Rapport du nombre de
photons ou d’électrons d’énergie donnée engendrés par unité de temps par un radionucléide donné au nombre de
désintégrations par unités de temps de ce radionucléide.
Es: Rapport du flux d’émission de surface de la source au taux de production
32 . rendement d’un e source,
corr *espondant dans la source.
terme (( source )) englobe les matériaux de structure dans lesquels l’activité est dispersée ou qui recouvre la
NOTE- Le
surface active
3.3 taux de production: Nombre d’électrons ou de photons d’énergie donnée engendrés par le processus de
désintégration dans la source par unité de temps.
3.4 flux d’émission de surface: Nombre d’électrons au-dessus d’une certaine énergie ou nombre de photons,
dont l’origine est précisément le processus utilisé pour définir le taux de production, émergeant par unité de temps
à la surface de la source.
3.5 rendement d’un instrument, &i: Rapport de l’indication corrigée de l’instrument au flux d’émission de surface
de la source pour des photons ou électrons d’énergie donnée et dans des conditions géométriques définies. le
rendement d’un instrument donné dépend de l’énergie des rayonnements émis par la source. II est également
influencé par la présence d’absorbants (y compris l’air, le cas échéant) entre la source et le détecteur.
4 Techniques de mesurage
4.1 Généralités
chniques de mesura
Pour les radionucléides figurant dans le tableau A.1 de l’annexe A, il existe différentes te ge. On
doit recourir aux mesurages indirects lorsque les mesurages directs s’avèrent inadaptés.
Les prescriptions fondamentales et les règles générales relatives aux mesurages directs et indirects, notamment
les prélèvements par frottis, sont données dans I’ISO 7503-I.
Les détecteurs des cités dans le tableau 1 sont également utilisables pour les mesurages indirects, à
types
con dition d’être équi pés en conséquence (voir annexe D).
1) À publier.
2
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@ ISO ISO 7503-3: 1996(F)
- Instruments portatifs destinés au mesurage de la contamination de surface, et aptitude de
Tableau 1
ceux-ci à détecter directement les principaux radionucléides émettant d’importants rayonnements basse
énergie à 3,7 Bq=cm-* (temps de mesure du rayonnement de fond: 1 000 s)
Type d’instrument Code
Détecteur proportionnel a circulation de gaz, argon-méthane sans fenêtre 1
2
Détecteur proportionnel à surface importante, remplissage au butane-propane
Détecteur proportionnel à surface importante, circulation d’argon-méthane 3
Détecteur proportionnel à surface importante, remplissage au xénon 4
5
Détecteur à scintillateur en plastique, sans fenêtre
6
Détecteur à scintillateur en cristal organique/plastique
Détecteur à scintillation au NaI, couche mince 7
Détecteur de Geiger-Müller, à surface importante (0 fenêtre 46 mm) 8
Caractérisation des instruments en termes de capacité de détection
Instrument
Radionucléide Adéquat Peu adéquat Non recommandé
@ 6 7s 8s
7Be 7” 1s 2s 39 5
v-- m-
6 7
1 3 4 5 7” 2 8
Wr
6
54Mn 12 3 4 5 7 8
2 6 7s 8
55Fe 1 3 4 5 7*
6
12 3 4 5 7 8
wo
2 4 6 7s 8
6sNi 12 3 5
7
65Zn 12 3 4 7* 8
6 8
67Ga 12 - - 3 - 4 5 - 7 -
-
6
‘~AS - 12 - - 3 - 4 5 - 7 - 8
6
-/Se 12 3 4 5 7 8
6
12 3 4 5 7 8
*%r
6
**Y 12 3 4 5 7 8
12 3 6 8
=*Tc - 4 5 7 - - - -
11 1In 12345678 - -
- - - -
7 8
113Sn/ll3mIn 12 3 4 5 6 7"
1234567 8
1231 - - - - - -
6
12 3 4 5 7 8
1251
6
IssBa 12 3 4 5 7 8
1 3 4 7 2 8
139Ce - a - - - -
8
‘9’ os 12 3 4 - 7 -
- - - -
8 6
- 12 - - 3 - 4 5 - 7 -
‘=Au
- 12 - - 3 - 4 5 - 7 6 8
19’Hg -
2 8
‘99Au - 1 - 3 - 4 - 7 - -
6 8
2OlTI - 1 - 2 - 3 - 4 5 - 7 -
8
- 3 - 4 - 7 - 2 -
2OsHg
207Bi 12345678
6
2’0Pb 12 3 4 5 7 8
- - - -
NOTES
1 Les nombres correspondant aux différents types d’instruments sont inscrits par ordre numérique. Les nombres en
caractères gras signalent les étalonnages CHAOSCAL (soulignés) ou des données expérimentales caractérisant les
instruments.
2 L’astérisque (*) indique la nécessité d’employer un détecteur à surface importante (fenêtre de plus de 100 cm2).
3 Le signe § indique que l’instrument ne permet pas la détection d’un radionucléide en moins de 1 000 s.
3
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@ ISO *
ISO 7503-3: 1996(F)
4.2 Mesurages directs
4.2.1 Généralités
On recourt aux mesurages directs dans les cas suivants:
a) pour l’évaluation de la contamination totale (fixée et non fixée) présente sur une surface;
b) comme élément de décision pour déterminer si des mesurages indirects sont nécessaires;
c) lorsque les mesurages indirects sont peu adaptés du fait des délais induits et des éventuelles pertes d’activité
entre le prélèvement et le mesurage.
II convient de choisir la taille du détecteur de l’aire de la surface contaminée, pour que le contrôle puisse être
effectué dans des temps raisonnables. II est recommandé, pour des raisons pratiques d’utiliser un détecteur ayant
une surface d’au moins 100 cm2, mais l’emploi de détecteurs de faibles dimensions peut être nécessaire dans des
conditions de géométrie restreinte ou être utile pour localiser des points actifs. L’aire sur laquelle le détecteur
reçoit les photons est fonction de sa distance à la surface contaminée et de l’énergie des rayonnements émis par
les radionucléides. Ce point est particulièrement important pour la qualité des mesurages lorsque le détecteur n’est
pas en contact avec la surface ou lorsqu’il est collimaté.
4.2.2 Instruments de mesurage direct
Des informatio ns sur l’utilité des différents types de détecteurs sont données dans le tableau 1. Les
caractéristiques de ces détecteu rs sont décrites en annexe C .
4.3 Mesurages indirects
4.3.1 Généralités
L’utilisation d’instruments fixes et convenablement protégés est très intéressante pour les mesurages indirects,
c’est-à-dire portant sur l’activité d’un échantillon prélevé sur la surface contaminée. Ces instruments peuvent
normalement opérer en mode comptage d’impulsions avec intégration longue durée. Dans certains cas, le
rayonnement de fond peut être réduit par le biais d’une discrimination des hauteurs d’impulsion. Ceci permet à
l’opérateur de compenser un rendement d’instrument peu élevé en utilisant des durées de comptage longues,
avec un niveau de rayonnement de fond faible.
L’application de la méthode indirecte est toutefois limitée aux mesurages de l’activité non fixée, et l’exactitude des
mesures est médiocre en raison de l’incertitude associée au rendement de prélèvement et des éventuelles pertes
d’activité entre la réalisation du frottis et la mesure ultérieure.
On recourt aux mesurages indirects dans les cas suivants:
a) pour l’évaluation quantitative de la contamination non fixée présente sur une surface;
b) pour les évaluations portant sur des radionucléides difficilement mesurables par la méthode directe en raison
de leurs caractéristiques de rayonnement;
c) pour obtenir des informations sur des radionucléides présents et la composition des mélanges;
d) pour mesurer la contamination sur des surfaces dont la géométrie ne se prête pas aux mesurages directs;
- e) pour mesurer la contamination sur des surfaces placées dans des champs de rayonnement perturbant les
mesurages directs;
f) pour détecter la contamination sur des surfaces pour lesquelles un matériau de structure réduit l’intensité du
rayonnement pris en compte lors d’un mesurage direct (le frottage peut enlever une couche de salissure d’une
épaisseur considérable, d’où l’activité couverte par ou distribuée dans cette couche peut bien être exposée sur
la surface de l’échantillon de frottis).
4
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@ ISO
ISO 7503-3: 1996(F)
4.3.2 Instruments de mesurage indirect
Des informations sur l’utilité des différents types de détecteur sont données dans le tableau 2. Les caractéristiques
de ces détecteurs sont décrites en annexe D.
5 Aptitude à l’emploi des différents types d’instruments
de différents types d’instruments de détection des radionucléides -
Le s tableaux 1 et 2 indiquent l’a ptitude à l’emploi
rm portants aux quels s’applique la présente partie de I’ISO 7503.
Dans le tableau 1 les instruments sont répartis en différentes classes en fonction du temps t, nécessaire pour
détecter une contamination de 3,7 Bqcm -2 (en moyenne sur une surface de 200 cm* au maximum). Cette
classification se fait comme suit:
Temps de détection nécessaire
0 < t, s 20 s Adéquat
20 s < t, s 60 s Peu adéquat
Non recommandé
t, > 60 s
Les inst ruments ne per ‘mettant pas la déte ction d’un radionucléide en moins de 1 000 s sont représentés par un
numéro de code barré s uivi du s igne 5.
Les combinaisons instrument-radionucléide qualifiées d’((adéquates) sont les combinaisons recommandées. Les
combinaisons qualifiées de ((peu adéquates» ne sont utilisées qu’après étude approfondie des risques de non
conformité aux réglementations nationales. Les combinaisons qualifiées de ((non recommandées)) ne doivent pas
être utilisées, sauf si un étalonnage effectué avec soin avec la combinaison proposée a montré qu’elle permet la
détection du radionucléide considéré conformément aux réglementations nationales.
Les informations contenues dans les tableaux 1 et 2 sont fondées sur un’ niveau d’incertitude tel que permis par la
CEI 325, sur des résultats de mesures ou d’étalonnages CHAOSCAL portant sur le rendement des instruments
(voir paragraphe 6.2), sur des estimations théoriques plausibles et sur la comparaison des radionucléides d’après
leurs caractéristiques de désintégration.
Les tableaux ont été établis dans l’hypothèse où l’instrument est utilisé dans les conditions les plus favorables,
c’est-à-dire fermé par une fenêtre de la plus faible épaisseur disponible, placé à distance aussi faible que possible
de la surface contrôlée et utilisé dans les conditions de rayonnement de fond spécifiées par le constructeur.
Pour les détecteurs à scintillation au Na1 en couche mince, une distinction a été établie entre le type courant à
faible surface (8 cm*) et le type moins répandu à surface importante (plus de 100 cm*).
Les codes se rapportant aux différents types d’instrument, dans la partie basse des tableaux, sont inscrits par ordre
numérique et non par ordre de préférence.
Les instruments principalement destinés au mesurage des électrons sont mal adaptés à l’étalonnage ou aux
mesurages avec interposition d’un absorbant entre la source et le détecteur. L’utilisation d’un absorbant est
spécifiée dans le cadre d’une méthode d’étalonnage recommandée pour de nombreux radionucléides auxquels
s’applique la présente partie de I’ISO 7503 (méthodes MSA, SSA: voir paragraphes 6.2 et 6.3, tableau A.1,
annexe A). Lorsque les numéros de code du tableau 1 reposent sur des étalonnages CHAOSCAL sans absorbant,
on n’a pas tenu compte de la réponse des instruments aux électrons. Pour cette raison, la réponse totale réelle aux
photons plus électrons peut être quelque peu plus forte que celle utilisée comme base pour la classification.
5
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@ ISO a
ISO 7503-3: 1996(F)
Tableau 2 - Instruments destinés aux mesurages indirects en laboratoire, et aptitude de ceux-ci à détecter
les principaux radionucléides émettant des rayonnements basse énergie importants à 3,7 Bq.cm-*
(divisé en moyenne sur 100 cm*)
Type d’instrument Code
A
Compteurs proportionnels à circulation de gaz, fixes, à surface importante et fenêtre mince’)
Compteurs proportionnels à circulation de gaz, fixes, à surface importante, de type échantillon dans
B
le détecteurI)
C
Compteurs à scintillateur liquide
Compteurs à scintillation au NA1 (TI), cristal épais D
E
Spectromètres à semi-conducteur
F
Compteurs de Geiger-Müller fixes
Caractérisation des instruments en termes de capacité de détection
Instrument
Radionucléide Adéquat Peu adéquat Non recommandé
D E C A B F
7Be
5’Cr C D E A B F
F A B
54Mn C D E
55Fe B C E A D F
s7co B C D E A F
D F
ssNi B C E A
65Zn A B C D E F
s7Ga A B C D E F
B C D E F A
7sAs
B C D E F A
75Se
*%r B C D E F A
**Y B C D E F A
=mTc C D E A B F
IllIn A B C D E F
113Sn/ll3MIn
F
A B C D E
1231
A B C D E F
1251
A B C D E F
‘3sBa A B C D E F
F
1 We B C D E
1910s
B C D E F
‘=Au A B C D E F
F
‘97Hg A B C D E
A B C D E F
‘99Au
F
20’TI A B C D E
207Bi
A B C D E F
2’0Pb A B C D E F
NOTES
1 Les lettres correspondant aux différents types d’instruments sont inscrites en ordre alphabétique croissant.
2 Les instruments portatifs peuvent également servir aux mesurages indirects. Les indications et restrictions
correspondantes sont données au tableau 1 et en annexe D.
1) L’utilisation d’un mélange Argon-gaz est nécessaire pour une détection optimale des photons basse énergie.
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@ ISO ISO 7503-3:1996( F)
6 Étalonnage
6.1 Généralités
Les principaux points à considérer pour l’étalonnage et les sources de référence sont traités dans I’ISO 7503-I et
dans I’ISO 8769-2, respectivement.
Toutefois, les émissions des radionucléides auxquelles s’applique la présente partie de I’ISO 7503 étant, par leur
nature et leur distribution énergétique, sensiblement différentes de celles des émetteurs bêta purs à plus haute
énergie, les méthodes d’étalonnage effectivement employées ne peuvent pas être identiques. En raison de la -
diversité des caractéristiques d’émission des radionucléides considérés, il est nécessaire de déterminer des
facteurs d’étalonnage spécifiques à chacun de ces radionucléides. II existe deux manières de déterminer ces
facteurs:
On mesure le rendement de l’instrument en fonction de l’énergie du rayonnement, au moyen de sources
a)
émettant des rayonnements monoénergétiques. On calcule ensuite individuellement les rendements relatifs
aux différents radionucléides considérés, en fonction des probabilités d’émission et des énergies associées
aux composantes monoénergétiques du rayonnement.
La plupart des radionucléides considérés émettent à la fois des photons et des électrons monoénergétiques
pouvant contribuer à la réponse d’un instrument de mesure. Un étalonnage complet pour ces deux
composantes du rayonnement nécessiterait par conséquent d’effectuer des mesurages séparés, pour les
photons et les électrons, du rendement de l’instrument en fonction de l’énergie.
Si un détecteur est capable de fournir une réponse aux rayonnements d’électrons basse énergie émis par un
radionucléide, sa réponse sera étroitement dépendante de la structure des sources de référence et de
contamination. De même, cette réponse pourra varier fortement suivant la géométrie de mesurage (par
exemple du fait de l’atténuation dans l’air). Pour réduire les erreurs au minimum et assurer la cohérence des
mesurages, il est donc recommandé d’évaluer la contamination de surface à partir du mesurage de l’émission
photonique. L’étalonnage est d’ailleurs forcément limité aux émissions photoniques, du fait de l’absence de
sources d’électrons monoénergétiques pour le domaine énergétique considéré.
b) On utilise pour chacun des radionucléides à mesurer une source de référence spécifique constituée de ce
même radionucléide.
Pour certains radionucléides à période suffisamment longue (par exemple 55Fe et 63Ni), on trouve dans le
commerce des sources de référence à surface importante. Pour les radionucléides à période plus courte, il est
possible d’effectuer un étalonnage grossier des instruments de mesure à partir de sources de travail
fabriquées périodiquement à partir de solutions étalons du radionucléide.
6.2 Étalonnage multisources en fonction des émissions photoniques
Le principe de cette méthode est le mesurage, à l’aide du détecteur à étalonner, de l’émission d’un groupe de
sources d’étalonnage pseudo-monoénergétiques. Les sources sont spécifiées dans I’ISO 8769-2, et couvrent le
domaine des énergies de photons compris entre 5,9 keV et 1 250 keV. Elles sont conçues de façon à assurer
l’élimination par filtration de toutes les émissions parasites d’électrons, de particules alpha, et de photons plus
basse énergie émis par le radionucléide. Aucun absorbant supplémentaire n’est interposé entre la source et le
détecteur lors des mesurages portant sur la source d’étalonnage.
Pour appliquer cette méthode, on suppose que la contribution des émissions électroniques des sources de
contamination réelles à l’indication de l’instrument de mesure est nulle. II est possible de satisfaire à cette
condition en utilisant des détecteurs insensibles aux électrons pour le domaine d’énergies considéré. L’insensibilité
du détecteur aux électrons peut être soit liée à sa conception même (épaisseur suffisante de la fenêtre sensible),
soit obtenue en recouvrant la fenêtre sensible d’un filtre d’épaisseur convenable.
Dans le cas des radionucléides émettant à la fois des électrons et des photons, il faut tenir compte lors de
l’étalonnage du fait que, au cours des mesurages sur les sources de contamination réelles, on superpose à la
fenêtre sensitive du détecteur une feuille absorbante de polyéthylène (PE) de 46 mgcm-* (0,5 mm) pour filtrer les
électrons. (Cette épaisseur a été considérée comme suffisante pour l’absorption des électrons jusqu’à une énergie
de 200 keV sans atténuation sévère des photons à mesurer.) II faut donc appliquer des facteurs calculés pour
corriger les effets de l’atténuation apportée par la feuille absorbante de 46 mgcm-2.
---------------------- Page: 11 ----------------------
ISO 7503-3: 1996(F) 0 ISO 4
Les mesurages portant sur les sources d’étalonnage et les mesurages indispensables du rayonnement de fond,
doivent être réalisés avec des durées de comptage (comptage d’impulsions) ou des constantes de temps
(ictomètres) permettant d’obtenir pour le taux de comptage corrigé un écart-type relatif inférieur ou égal à 5 %.
L’évaluation des données peut être réalisée à l’aide du programme CHAOSCAL*) spécifiquement mis au point pour
l’application de la présente partie de I’ISO 7503. En principe, l’utilisation de la présente partie de I’ISO 7503 n’est
pas liée forcément à l’utilisation de ce logiciel. Cependant, le programme CHAOSCAL facilite de façon considérable
toute une série de calculs qui autrement nécessiterait un effort excessif. Ce programme décrit en annexe E, donne
également un exemple de feuille de résultats.
Dans le cas des sources de contamination non idéales, le rendement de la source, le rendement de l’instrument et
le rendement de désintégration prennent des valeurs différentes pour chacune des m énergies de photons. II faut
donc calculer l’activité surfacique, A,, d’après l’équation suivante:
. . .
(1)
>
j=l
Où
n est le taux de comptage mesuré, en nombre de coups par seconde;
est le taux de comptage obtenu pour le bruit de fond, en nombre de coups par seconde;
nb
W est l’aire «vue)) par la fenêtre sensible du détecteur, en centimètres carrés.
Dans le cas de sources de contamination idéales (auto-absorption et rétrodiffusion nulles), le rendement de la
source pour chacune des m énergies photoniques discrètes est égale à E; = 0,5. II reste donc seulement deux
variables, le rendement de l’instrument Ei et le rendement de désintégration E: .
L’équation permettant de calculer l’activité surfacique A, prend donc la forme suivante:
n - nb
A, =
. . .
(2)
w x 0,5 Q+;)
j=l
Si le détecteur est étalonné et utilisé à une distance de la source supérieure à la plus petite distance possible, cette
distance et l’aire de la fenêtre sensible où le détecteur reçoit les électrons et/ou les photons doivent être spécifiées
par le constructeur ou calculées par celui qui procède à l’étalonnage.
Que la source soit idéale ou non, il n’est pas possible de caractériser la mesure instrumentale de l’émission d’un
radionucléide donné par deux valeurs indépendantes 4 et &s, contrairement au cas des émetteurs bêta purs de type
((un électron par désintégration» (voir ISO 7503-I :1988, 4.2.3.2). L’expression simple du facteur d’étalonnage de la
forme I/W~E~ est donc remplacée par les expressions plus complexes:
1
. . .
(3)
m .
,j,i
&J
i d S
wc(
j=l
ou
2) Mis à disposition du public. Pour toute information sur ce programme, s’adresser au Secrétariat central de I’ISO, 1, rue de
Varembé, CH-l 211 Genève 20, Suisse.
8
---------------------- Page: 12 ----------------------
@ ISO ISO 7503-3: 1996(F)
1
Ci = . . . (4)
w x 0,5 Q+;)
j=l
où
C”i est le facteur d’étalonnage pour les sources de contamination non idéales;
c, est le facteur d’étalonnage pour les sources de contamination idéales.
Dans le cas de sources de contamination non idéales, le facteur d’étalonnage dépend de l’épaisseur du matériau
absorbant comprenant la source et de la distribution de l’activité dans ce matériau.
6.3 Étalonnage mono-source
La méthode consistant à étalonner directement un instrument pour un radionucléide spécifique, à partir de sources
de travail ou de référence c
...
ISO
NORME
7503-3
INTERNATIONALE
Première édition
7 996-l 1-l 5
Évaluation de la contamination de
surface -
Partie 3:
Émetteurs à transition isomérique et capture
électronique, émetteurs bêta basse énergie
(Epmax < 0,15 MeV)
Evaluation of surface con tamina tion -
Part 3: Isomefic transition and electron capture emittefs, low energy
beta-emitters (Epmax c 0,i 5 MeV)
Numéro de référence
ISO 7503-3: 1996F)
---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO 7503-3: 1996(F)
Page
Sommaire
1 Domaine d’application .
2 Références normatives .
3 Définitions .
4 Techniques de mesurage .
5 Aptitude a l’emploi des différents types d’instruments .
6 Étalonnage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7 Évaluation des résultats de mesurage
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Annexes
A Radionucléides auxquels s’appliquent les méthodes
d’évaluation prescrites dans la présente partie de I’ISO 7503 . . . . . . 12
B Explication des principaux termes et notions s’appliquant aux
16
méthodes d’étalonnage et de mesurage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
C Instruments de mesurage direct 22
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
D Instruments de mesurage indirect . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
29
E Programme d’évaluation CHAOSCAL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
F Bibliographie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
0 ISO 1996
Droits de reproduction réservés. Sauf prescription différente, aucune partie de cette publi-
cation ne peut être reproduite ni utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun pro-
cédé, électronique ou mécanique, y compris la photocopie et les microfilms, sans l’accord
écrit de l’éditeur.
Organisation internationale de normalisation
Case postale 56 l CH-l 211 Genève 20 l Suisse
Imprimé en Suisse
ii
---------------------- Page: 2 ----------------------
ISO 7503-3: 1996(F) <
@ ISO
Avant-propos
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération
mondiale d’organismes nationaux de normalisation (comités membres de
I’ISO). L’élaboration des Normes internationales est en général confiée aux
comités techniques de I’ISO. Chaque comité membre intéressé par une
étude a le droit de faire partie du comité technique crée a cet effet. Les
organisations internationales, gouvernementales et non gouvernemen-
tales, en liaison avec I’ISO participent également aux travaux. L’ISO colla-
bore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (CEI)
en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
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.
La Norme internationale ISO 7503-3 a été élaborée par le comité technique
ISOnC 85, Énergie nucléaire, sous-comité SC 2, Radioprotection.
L’ISO 7503 comprend les parties suivantes, présentées sous le titre
général Évaluation de la contamination de surface:
- Partie 1: Émetteurs bêta (énergie bêta maximale supérieure à
0,15 MeV) et émetteurs alpha
Partie 2: Contamination de surface par le tritium
- Partie 3: Émetteurs à transition isomérique et capture électronique,
émetteurs bêta basse énergie (Epma, < 0,15 MeV)
Les annexes A à D font partie intégrante de la présente partie de
I’ISO 7503. Les annexes E et F sont données uniquement à titre
d’information.
---------------------- Page: 3 ----------------------
ISO 7503-3: 1996(F) @ ISO
Introduction
La présente partie de I’ISO 7503 fournit des recommandations sur le
mesurage de la contamination de surface provoquée par deux groupes de
radionucléides.
a) Radionucléides dont la détection et la mesure ne sont possibles qu’à
partir des émissions suivantes:
- rayonnement gamma et rayons X produits par transition
isomérique ou capture électronique,
- électrons produits par conversion interne et électrons Auger,
- rayonnement bêta basse énergie (Epmax c 0,15 MeV) produit par
désintégration bêta classique.
Émetteurs bêta n’émettant pas un électron par désintégration.
b)
L’usage de plus en plus répandu de ces radionucléides dans le domaine de
la recherche et de la médecine nucléaire, dans des conditions qui ne
permettent pas de maîtriser totalement leur dissémination, rend aujour-
d’hui nécessaire de poser de façon critique les problèmes de contamina-
tion liés à une utilisation non confinée. La non-détection de l’existence
et/ou de l’importance d’une contamination de surface, en raison de
l’inadéquation des instruments de mesure utilisés, peut être source de
problèmes sanitaires. Ceux-ci sont parfois liés à la faible énergie et à la
complexité des émissions caractéristiques des radionucléides.
La diversité des types et des énergies des particules émises impose
l’utilisation d’instruments adaptés aux différents radionucléides, si l’on
veut obtenir des informations fiables sur les aspects sanitaires et la
sécurité. L’objectif de la présente partie de I’ISO 7503 est d’apporter les
informations nécessaires au choix de méthodes de mesurage et d’étalon-
nage.
---------------------- Page: 4 ----------------------
NORME INTERNATIONALE @ ISO ISO 7503-3: 1996(F)
Évaluation de la contamination de surface -
Partie 3:
Émetteurs à transition isomérique et capture électronique, émetteurs
bêta basse énergie (Epmax < 0,15 MeV)
1 Domaine d’application
La présente partie de I’ISO 7503 s’applique à l’évaluation, en termes d’activité surfacique, de la contamination de
surface des équipements et installations, des conteneurs de matières radioactives et des sources scellées. Elle ne
s’applique pas à l’évaluation de la contamination cutanée ou vestimentaire.
Son domaine d’application est limité aux mesurages directs (à l’aide de sondes portatives) ou indirects portant sur
les radionucléides qui appartiennent aux catégories spécifiées dans l’introduction et qui figurent dans le tableau A.1
de l’annexe A.
Chaque radionucléide est caractérisé de façon unique par le spectre d’énergie et l’intensité de ses émissions
particulaires ou photoniques. Ce type d’information est fourni dans les références bibliographiques données en
annexe F.
Dans la présente partie de I’ISO 7503, l’expression «énergie bêta» se rapporte a l’énergie maximale des particules
issues d’une désintégration bêta classique.
L’évaluation de la contamination de surface par des émetteurs bêta d’énergie bêta supérieure à 0,15 MeV et des
NOTE -
émetteurs alpha fait l’objet de I’ISO 7503-I. L’évaluation de la contamination de surface par le tritium fait l’objet de
I’ISO 7503-2.
2 Références normatives
Les normes suivantes contiennent des dispositions qui, par suite de la référence qui en est faite, constituent des
dispositions valables pour la présente partie de I’ISO 7503. Au moment de la publication, les éditions indiquées
étaient en vigueur. Toute norme est sujette à révision et les parties prenantes des accords fondés sur la présente
partie de I’ISO 7503 sont invitées à rechercher la possibilité d’appliquer l’édition la plus récente des normes
indiquées ci-après. Les membres de la CEI et de I’ISO possèdent le registre des Normes internationales en vigueur
à un moment donné.
ISO 7503-I :1988, Évaluation de la contamination de surface - Partie 1: Émetteurs bêta (énergie bêta maximale
supérieure à 0,75 MeV) et émetteurs alpha.
---------------------- Page: 5 ----------------------
@ ISO *
ISO 7503-3:1996( F)
ISO 8769-Z: -11, Sources de référence pour I ‘étalonnage destinées à 1% talonnage de sondes de con tamina tien de
surface - Électrons d’énergie inférieure à 0, 75 MeV et photons.
CEI 248: 1984, Dimensions des coupelles utilisées dans les appareils d’électronique nucléaire.
CEI 325:1981, Contaminamètres et moniteurs de contamination alpha, bêta, alpha-bêta.
3 Définitions
Pour les besoins de la présente partie de I’ISO 7503, les définitions suivantes s’appliquent.
3.1 rendement d’émission pour un radionucléide et pour une désintégration, Q: Rapport du nombre de
photons ou d’électrons d’énergie donnée engendrés par unité de temps par un radionucléide donné au nombre de
désintégrations par unités de temps de ce radionucléide.
Es: Rapport du flux d’émission de surface de la source au taux de production
32 . rendement d’un e source,
corr *espondant dans la source.
terme (( source )) englobe les matériaux de structure dans lesquels l’activité est dispersée ou qui recouvre la
NOTE- Le
surface active
3.3 taux de production: Nombre d’électrons ou de photons d’énergie donnée engendrés par le processus de
désintégration dans la source par unité de temps.
3.4 flux d’émission de surface: Nombre d’électrons au-dessus d’une certaine énergie ou nombre de photons,
dont l’origine est précisément le processus utilisé pour définir le taux de production, émergeant par unité de temps
à la surface de la source.
3.5 rendement d’un instrument, &i: Rapport de l’indication corrigée de l’instrument au flux d’émission de surface
de la source pour des photons ou électrons d’énergie donnée et dans des conditions géométriques définies. le
rendement d’un instrument donné dépend de l’énergie des rayonnements émis par la source. II est également
influencé par la présence d’absorbants (y compris l’air, le cas échéant) entre la source et le détecteur.
4 Techniques de mesurage
4.1 Généralités
chniques de mesura
Pour les radionucléides figurant dans le tableau A.1 de l’annexe A, il existe différentes te ge. On
doit recourir aux mesurages indirects lorsque les mesurages directs s’avèrent inadaptés.
Les prescriptions fondamentales et les règles générales relatives aux mesurages directs et indirects, notamment
les prélèvements par frottis, sont données dans I’ISO 7503-I.
Les détecteurs des cités dans le tableau 1 sont également utilisables pour les mesurages indirects, à
types
con dition d’être équi pés en conséquence (voir annexe D).
1) À publier.
2
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@ ISO ISO 7503-3: 1996(F)
- Instruments portatifs destinés au mesurage de la contamination de surface, et aptitude de
Tableau 1
ceux-ci à détecter directement les principaux radionucléides émettant d’importants rayonnements basse
énergie à 3,7 Bq=cm-* (temps de mesure du rayonnement de fond: 1 000 s)
Type d’instrument Code
Détecteur proportionnel a circulation de gaz, argon-méthane sans fenêtre 1
2
Détecteur proportionnel à surface importante, remplissage au butane-propane
Détecteur proportionnel à surface importante, circulation d’argon-méthane 3
Détecteur proportionnel à surface importante, remplissage au xénon 4
5
Détecteur à scintillateur en plastique, sans fenêtre
6
Détecteur à scintillateur en cristal organique/plastique
Détecteur à scintillation au NaI, couche mince 7
Détecteur de Geiger-Müller, à surface importante (0 fenêtre 46 mm) 8
Caractérisation des instruments en termes de capacité de détection
Instrument
Radionucléide Adéquat Peu adéquat Non recommandé
@ 6 7s 8s
7Be 7” 1s 2s 39 5
v-- m-
6 7
1 3 4 5 7” 2 8
Wr
6
54Mn 12 3 4 5 7 8
2 6 7s 8
55Fe 1 3 4 5 7*
6
12 3 4 5 7 8
wo
2 4 6 7s 8
6sNi 12 3 5
7
65Zn 12 3 4 7* 8
6 8
67Ga 12 - - 3 - 4 5 - 7 -
-
6
‘~AS - 12 - - 3 - 4 5 - 7 - 8
6
-/Se 12 3 4 5 7 8
6
12 3 4 5 7 8
*%r
6
**Y 12 3 4 5 7 8
12 3 6 8
=*Tc - 4 5 7 - - - -
11 1In 12345678 - -
- - - -
7 8
113Sn/ll3mIn 12 3 4 5 6 7"
1234567 8
1231 - - - - - -
6
12 3 4 5 7 8
1251
6
IssBa 12 3 4 5 7 8
1 3 4 7 2 8
139Ce - a - - - -
8
‘9’ os 12 3 4 - 7 -
- - - -
8 6
- 12 - - 3 - 4 5 - 7 -
‘=Au
- 12 - - 3 - 4 5 - 7 6 8
19’Hg -
2 8
‘99Au - 1 - 3 - 4 - 7 - -
6 8
2OlTI - 1 - 2 - 3 - 4 5 - 7 -
8
- 3 - 4 - 7 - 2 -
2OsHg
207Bi 12345678
6
2’0Pb 12 3 4 5 7 8
- - - -
NOTES
1 Les nombres correspondant aux différents types d’instruments sont inscrits par ordre numérique. Les nombres en
caractères gras signalent les étalonnages CHAOSCAL (soulignés) ou des données expérimentales caractérisant les
instruments.
2 L’astérisque (*) indique la nécessité d’employer un détecteur à surface importante (fenêtre de plus de 100 cm2).
3 Le signe § indique que l’instrument ne permet pas la détection d’un radionucléide en moins de 1 000 s.
3
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@ ISO *
ISO 7503-3: 1996(F)
4.2 Mesurages directs
4.2.1 Généralités
On recourt aux mesurages directs dans les cas suivants:
a) pour l’évaluation de la contamination totale (fixée et non fixée) présente sur une surface;
b) comme élément de décision pour déterminer si des mesurages indirects sont nécessaires;
c) lorsque les mesurages indirects sont peu adaptés du fait des délais induits et des éventuelles pertes d’activité
entre le prélèvement et le mesurage.
II convient de choisir la taille du détecteur de l’aire de la surface contaminée, pour que le contrôle puisse être
effectué dans des temps raisonnables. II est recommandé, pour des raisons pratiques d’utiliser un détecteur ayant
une surface d’au moins 100 cm2, mais l’emploi de détecteurs de faibles dimensions peut être nécessaire dans des
conditions de géométrie restreinte ou être utile pour localiser des points actifs. L’aire sur laquelle le détecteur
reçoit les photons est fonction de sa distance à la surface contaminée et de l’énergie des rayonnements émis par
les radionucléides. Ce point est particulièrement important pour la qualité des mesurages lorsque le détecteur n’est
pas en contact avec la surface ou lorsqu’il est collimaté.
4.2.2 Instruments de mesurage direct
Des informatio ns sur l’utilité des différents types de détecteurs sont données dans le tableau 1. Les
caractéristiques de ces détecteu rs sont décrites en annexe C .
4.3 Mesurages indirects
4.3.1 Généralités
L’utilisation d’instruments fixes et convenablement protégés est très intéressante pour les mesurages indirects,
c’est-à-dire portant sur l’activité d’un échantillon prélevé sur la surface contaminée. Ces instruments peuvent
normalement opérer en mode comptage d’impulsions avec intégration longue durée. Dans certains cas, le
rayonnement de fond peut être réduit par le biais d’une discrimination des hauteurs d’impulsion. Ceci permet à
l’opérateur de compenser un rendement d’instrument peu élevé en utilisant des durées de comptage longues,
avec un niveau de rayonnement de fond faible.
L’application de la méthode indirecte est toutefois limitée aux mesurages de l’activité non fixée, et l’exactitude des
mesures est médiocre en raison de l’incertitude associée au rendement de prélèvement et des éventuelles pertes
d’activité entre la réalisation du frottis et la mesure ultérieure.
On recourt aux mesurages indirects dans les cas suivants:
a) pour l’évaluation quantitative de la contamination non fixée présente sur une surface;
b) pour les évaluations portant sur des radionucléides difficilement mesurables par la méthode directe en raison
de leurs caractéristiques de rayonnement;
c) pour obtenir des informations sur des radionucléides présents et la composition des mélanges;
d) pour mesurer la contamination sur des surfaces dont la géométrie ne se prête pas aux mesurages directs;
- e) pour mesurer la contamination sur des surfaces placées dans des champs de rayonnement perturbant les
mesurages directs;
f) pour détecter la contamination sur des surfaces pour lesquelles un matériau de structure réduit l’intensité du
rayonnement pris en compte lors d’un mesurage direct (le frottage peut enlever une couche de salissure d’une
épaisseur considérable, d’où l’activité couverte par ou distribuée dans cette couche peut bien être exposée sur
la surface de l’échantillon de frottis).
4
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@ ISO
ISO 7503-3: 1996(F)
4.3.2 Instruments de mesurage indirect
Des informations sur l’utilité des différents types de détecteur sont données dans le tableau 2. Les caractéristiques
de ces détecteurs sont décrites en annexe D.
5 Aptitude à l’emploi des différents types d’instruments
de différents types d’instruments de détection des radionucléides -
Le s tableaux 1 et 2 indiquent l’a ptitude à l’emploi
rm portants aux quels s’applique la présente partie de I’ISO 7503.
Dans le tableau 1 les instruments sont répartis en différentes classes en fonction du temps t, nécessaire pour
détecter une contamination de 3,7 Bqcm -2 (en moyenne sur une surface de 200 cm* au maximum). Cette
classification se fait comme suit:
Temps de détection nécessaire
0 < t, s 20 s Adéquat
20 s < t, s 60 s Peu adéquat
Non recommandé
t, > 60 s
Les inst ruments ne per ‘mettant pas la déte ction d’un radionucléide en moins de 1 000 s sont représentés par un
numéro de code barré s uivi du s igne 5.
Les combinaisons instrument-radionucléide qualifiées d’((adéquates) sont les combinaisons recommandées. Les
combinaisons qualifiées de ((peu adéquates» ne sont utilisées qu’après étude approfondie des risques de non
conformité aux réglementations nationales. Les combinaisons qualifiées de ((non recommandées)) ne doivent pas
être utilisées, sauf si un étalonnage effectué avec soin avec la combinaison proposée a montré qu’elle permet la
détection du radionucléide considéré conformément aux réglementations nationales.
Les informations contenues dans les tableaux 1 et 2 sont fondées sur un’ niveau d’incertitude tel que permis par la
CEI 325, sur des résultats de mesures ou d’étalonnages CHAOSCAL portant sur le rendement des instruments
(voir paragraphe 6.2), sur des estimations théoriques plausibles et sur la comparaison des radionucléides d’après
leurs caractéristiques de désintégration.
Les tableaux ont été établis dans l’hypothèse où l’instrument est utilisé dans les conditions les plus favorables,
c’est-à-dire fermé par une fenêtre de la plus faible épaisseur disponible, placé à distance aussi faible que possible
de la surface contrôlée et utilisé dans les conditions de rayonnement de fond spécifiées par le constructeur.
Pour les détecteurs à scintillation au Na1 en couche mince, une distinction a été établie entre le type courant à
faible surface (8 cm*) et le type moins répandu à surface importante (plus de 100 cm*).
Les codes se rapportant aux différents types d’instrument, dans la partie basse des tableaux, sont inscrits par ordre
numérique et non par ordre de préférence.
Les instruments principalement destinés au mesurage des électrons sont mal adaptés à l’étalonnage ou aux
mesurages avec interposition d’un absorbant entre la source et le détecteur. L’utilisation d’un absorbant est
spécifiée dans le cadre d’une méthode d’étalonnage recommandée pour de nombreux radionucléides auxquels
s’applique la présente partie de I’ISO 7503 (méthodes MSA, SSA: voir paragraphes 6.2 et 6.3, tableau A.1,
annexe A). Lorsque les numéros de code du tableau 1 reposent sur des étalonnages CHAOSCAL sans absorbant,
on n’a pas tenu compte de la réponse des instruments aux électrons. Pour cette raison, la réponse totale réelle aux
photons plus électrons peut être quelque peu plus forte que celle utilisée comme base pour la classification.
5
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@ ISO a
ISO 7503-3: 1996(F)
Tableau 2 - Instruments destinés aux mesurages indirects en laboratoire, et aptitude de ceux-ci à détecter
les principaux radionucléides émettant des rayonnements basse énergie importants à 3,7 Bq.cm-*
(divisé en moyenne sur 100 cm*)
Type d’instrument Code
A
Compteurs proportionnels à circulation de gaz, fixes, à surface importante et fenêtre mince’)
Compteurs proportionnels à circulation de gaz, fixes, à surface importante, de type échantillon dans
B
le détecteurI)
C
Compteurs à scintillateur liquide
Compteurs à scintillation au NA1 (TI), cristal épais D
E
Spectromètres à semi-conducteur
F
Compteurs de Geiger-Müller fixes
Caractérisation des instruments en termes de capacité de détection
Instrument
Radionucléide Adéquat Peu adéquat Non recommandé
D E C A B F
7Be
5’Cr C D E A B F
F A B
54Mn C D E
55Fe B C E A D F
s7co B C D E A F
D F
ssNi B C E A
65Zn A B C D E F
s7Ga A B C D E F
B C D E F A
7sAs
B C D E F A
75Se
*%r B C D E F A
**Y B C D E F A
=mTc C D E A B F
IllIn A B C D E F
113Sn/ll3MIn
F
A B C D E
1231
A B C D E F
1251
A B C D E F
‘3sBa A B C D E F
F
1 We B C D E
1910s
B C D E F
‘=Au A B C D E F
F
‘97Hg A B C D E
A B C D E F
‘99Au
F
20’TI A B C D E
207Bi
A B C D E F
2’0Pb A B C D E F
NOTES
1 Les lettres correspondant aux différents types d’instruments sont inscrites en ordre alphabétique croissant.
2 Les instruments portatifs peuvent également servir aux mesurages indirects. Les indications et restrictions
correspondantes sont données au tableau 1 et en annexe D.
1) L’utilisation d’un mélange Argon-gaz est nécessaire pour une détection optimale des photons basse énergie.
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@ ISO ISO 7503-3:1996( F)
6 Étalonnage
6.1 Généralités
Les principaux points à considérer pour l’étalonnage et les sources de référence sont traités dans I’ISO 7503-I et
dans I’ISO 8769-2, respectivement.
Toutefois, les émissions des radionucléides auxquelles s’applique la présente partie de I’ISO 7503 étant, par leur
nature et leur distribution énergétique, sensiblement différentes de celles des émetteurs bêta purs à plus haute
énergie, les méthodes d’étalonnage effectivement employées ne peuvent pas être identiques. En raison de la -
diversité des caractéristiques d’émission des radionucléides considérés, il est nécessaire de déterminer des
facteurs d’étalonnage spécifiques à chacun de ces radionucléides. II existe deux manières de déterminer ces
facteurs:
On mesure le rendement de l’instrument en fonction de l’énergie du rayonnement, au moyen de sources
a)
émettant des rayonnements monoénergétiques. On calcule ensuite individuellement les rendements relatifs
aux différents radionucléides considérés, en fonction des probabilités d’émission et des énergies associées
aux composantes monoénergétiques du rayonnement.
La plupart des radionucléides considérés émettent à la fois des photons et des électrons monoénergétiques
pouvant contribuer à la réponse d’un instrument de mesure. Un étalonnage complet pour ces deux
composantes du rayonnement nécessiterait par conséquent d’effectuer des mesurages séparés, pour les
photons et les électrons, du rendement de l’instrument en fonction de l’énergie.
Si un détecteur est capable de fournir une réponse aux rayonnements d’électrons basse énergie émis par un
radionucléide, sa réponse sera étroitement dépendante de la structure des sources de référence et de
contamination. De même, cette réponse pourra varier fortement suivant la géométrie de mesurage (par
exemple du fait de l’atténuation dans l’air). Pour réduire les erreurs au minimum et assurer la cohérence des
mesurages, il est donc recommandé d’évaluer la contamination de surface à partir du mesurage de l’émission
photonique. L’étalonnage est d’ailleurs forcément limité aux émissions photoniques, du fait de l’absence de
sources d’électrons monoénergétiques pour le domaine énergétique considéré.
b) On utilise pour chacun des radionucléides à mesurer une source de référence spécifique constituée de ce
même radionucléide.
Pour certains radionucléides à période suffisamment longue (par exemple 55Fe et 63Ni), on trouve dans le
commerce des sources de référence à surface importante. Pour les radionucléides à période plus courte, il est
possible d’effectuer un étalonnage grossier des instruments de mesure à partir de sources de travail
fabriquées périodiquement à partir de solutions étalons du radionucléide.
6.2 Étalonnage multisources en fonction des émissions photoniques
Le principe de cette méthode est le mesurage, à l’aide du détecteur à étalonner, de l’émission d’un groupe de
sources d’étalonnage pseudo-monoénergétiques. Les sources sont spécifiées dans I’ISO 8769-2, et couvrent le
domaine des énergies de photons compris entre 5,9 keV et 1 250 keV. Elles sont conçues de façon à assurer
l’élimination par filtration de toutes les émissions parasites d’électrons, de particules alpha, et de photons plus
basse énergie émis par le radionucléide. Aucun absorbant supplémentaire n’est interposé entre la source et le
détecteur lors des mesurages portant sur la source d’étalonnage.
Pour appliquer cette méthode, on suppose que la contribution des émissions électroniques des sources de
contamination réelles à l’indication de l’instrument de mesure est nulle. II est possible de satisfaire à cette
condition en utilisant des détecteurs insensibles aux électrons pour le domaine d’énergies considéré. L’insensibilité
du détecteur aux électrons peut être soit liée à sa conception même (épaisseur suffisante de la fenêtre sensible),
soit obtenue en recouvrant la fenêtre sensible d’un filtre d’épaisseur convenable.
Dans le cas des radionucléides émettant à la fois des électrons et des photons, il faut tenir compte lors de
l’étalonnage du fait que, au cours des mesurages sur les sources de contamination réelles, on superpose à la
fenêtre sensitive du détecteur une feuille absorbante de polyéthylène (PE) de 46 mgcm-* (0,5 mm) pour filtrer les
électrons. (Cette épaisseur a été considérée comme suffisante pour l’absorption des électrons jusqu’à une énergie
de 200 keV sans atténuation sévère des photons à mesurer.) II faut donc appliquer des facteurs calculés pour
corriger les effets de l’atténuation apportée par la feuille absorbante de 46 mgcm-2.
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ISO 7503-3: 1996(F) 0 ISO 4
Les mesurages portant sur les sources d’étalonnage et les mesurages indispensables du rayonnement de fond,
doivent être réalisés avec des durées de comptage (comptage d’impulsions) ou des constantes de temps
(ictomètres) permettant d’obtenir pour le taux de comptage corrigé un écart-type relatif inférieur ou égal à 5 %.
L’évaluation des données peut être réalisée à l’aide du programme CHAOSCAL*) spécifiquement mis au point pour
l’application de la présente partie de I’ISO 7503. En principe, l’utilisation de la présente partie de I’ISO 7503 n’est
pas liée forcément à l’utilisation de ce logiciel. Cependant, le programme CHAOSCAL facilite de façon considérable
toute une série de calculs qui autrement nécessiterait un effort excessif. Ce programme décrit en annexe E, donne
également un exemple de feuille de résultats.
Dans le cas des sources de contamination non idéales, le rendement de la source, le rendement de l’instrument et
le rendement de désintégration prennent des valeurs différentes pour chacune des m énergies de photons. II faut
donc calculer l’activité surfacique, A,, d’après l’équation suivante:
. . .
(1)
>
j=l
Où
n est le taux de comptage mesuré, en nombre de coups par seconde;
est le taux de comptage obtenu pour le bruit de fond, en nombre de coups par seconde;
nb
W est l’aire «vue)) par la fenêtre sensible du détecteur, en centimètres carrés.
Dans le cas de sources de contamination idéales (auto-absorption et rétrodiffusion nulles), le rendement de la
source pour chacune des m énergies photoniques discrètes est égale à E; = 0,5. II reste donc seulement deux
variables, le rendement de l’instrument Ei et le rendement de désintégration E: .
L’équation permettant de calculer l’activité surfacique A, prend donc la forme suivante:
n - nb
A, =
. . .
(2)
w x 0,5 Q+;)
j=l
Si le détecteur est étalonné et utilisé à une distance de la source supérieure à la plus petite distance possible, cette
distance et l’aire de la fenêtre sensible où le détecteur reçoit les électrons et/ou les photons doivent être spécifiées
par le constructeur ou calculées par celui qui procède à l’étalonnage.
Que la source soit idéale ou non, il n’est pas possible de caractériser la mesure instrumentale de l’émission d’un
radionucléide donné par deux valeurs indépendantes 4 et &s, contrairement au cas des émetteurs bêta purs de type
((un électron par désintégration» (voir ISO 7503-I :1988, 4.2.3.2). L’expression simple du facteur d’étalonnage de la
forme I/W~E~ est donc remplacée par les expressions plus complexes:
1
. . .
(3)
m .
,j,i
&J
i d S
wc(
j=l
ou
2) Mis à disposition du public. Pour toute information sur ce programme, s’adresser au Secrétariat central de I’ISO, 1, rue de
Varembé, CH-l 211 Genève 20, Suisse.
8
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@ ISO ISO 7503-3: 1996(F)
1
Ci = . . . (4)
w x 0,5 Q+;)
j=l
où
C”i est le facteur d’étalonnage pour les sources de contamination non idéales;
c, est le facteur d’étalonnage pour les sources de contamination idéales.
Dans le cas de sources de contamination non idéales, le facteur d’étalonnage dépend de l’épaisseur du matériau
absorbant comprenant la source et de la distribution de l’activité dans ce matériau.
6.3 Étalonnage mono-source
La méthode consistant à étalonner directement un instrument pour un radionucléide spécifique, à partir de sources
de travail ou de référence c
...
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