ISO 6980-2:2022
(Main)Nuclear energy — Reference beta-particle radiation — Part 2: Calibration fundamentals related to basic quantities characterizing the radiation field
Nuclear energy — Reference beta-particle radiation — Part 2: Calibration fundamentals related to basic quantities characterizing the radiation field
This document specifies methods for the measurement of the absorbed-dose rate in a tissue-equivalent slab phantom in the ISO 6980 reference beta-particle radiation fields. The energy range of the beta-particle-emitting isotopes covered by these reference radiations is 0,22 MeV to 3,6 MeV maximum beta energy corresponding to 0,06 MeV to 1,1 MeV mean beta energy. Radiation energies outside this range are beyond the scope of this document. While measurements in a reference geometry (depth of 0,07 mm or 3 mm at perpendicular incidence in a tissue‑equivalent slab phantom) with an extrapolation chamber used as primary standard are dealt with in detail, the use of other measurement systems and measurements in other geometries are also described, although in less detail. However, as noted in ICRU 56[5], the ambient dose equivalent, H*(10), used for area monitoring, and the personal dose equivalent, Hp(10), as used for individual monitoring, of strongly penetrating radiation, are not appropriate quantities for any beta radiation, even that which penetrates 10 mm of tissue (Emax > 2 MeV). This document is intended for those organizations wishing to establish primary dosimetry capabilities for beta particles and serves as a guide to the performance of dosimetry with an extrapolation chamber used as primary standard for beta‑particle dosimetry in other fields. Guidance is also provided on the statement of measurement uncertainties.
Énergie nucléaire — Rayonnement bêta de référence — Partie 2: Concepts d'étalonnage en relation avec les grandeurs fondamentales caractérisant le champ du rayonnement
Le présent document spécifie les méthodes de mesurage du débit de dose absorbée dans un fantôme-plaque en matériau équivalent tissu dans les champs de rayonnement bêta de référence traités dans la série ISO 6980. La plage d’énergie des isotopes émetteurs de particules bêta couverte par ces rayonnements de référence est comprise entre 0,22 MeV et 3,6 MeV en énergie bêta maximale, soit 0,06 MeV à 1,1 MeV en énergie bêta moyenne. Les énergies de rayonnement situées hors de cette plage ne relèvent pas du domaine d’application du présent document. Alors que les mesures dans une géométrie de référence (profondeur de 0,07 mm ou de 3 mm à une incidence perpendiculaire dans un fantôme-plaque équivalent aux tissus) avec une chambre à extrapolation en tant qu’étalon primaire sont traitées en détail, l’utilisation d’autres systèmes de mesure et la réalisation de mesures dans d’autres géométries sont également décrites, mais de façon moins détaillée. Comme le souligne toutefois le rapport ICRU 56[5], l’équivalent de dose ambiant, H*(10), et l’équivalent de dose individuel, Hp(10), utilisés pour la surveillance de zone et pour la surveillance individuelle, respectivement, dans le cas de rayonnements fortement pénétrants ne sont pas des grandeurs appropriées pour un rayonnement bêta, même pour un rayonnement capable de traverser une épaisseur de tissu de 10 mm (Emax > 2 MeV). Le présent document est destiné aux organisations qui souhaitent développer des compétences de dosimétrie primaire pour les particules bêta et il constitue un guide pour la dosimétrie avec chambre à extrapolation en tant qu’étalon primaire s’appliquant à la dosimétrie des particules bêta dans d’autres domaines. Des recommandations relatives à l’expression des incertitudes de mesure sont également fournies.
General Information
Relations
Standards Content (Sample)
INTERNATIONAL ISO
STANDARD 6980-2
Second edition
2022-10
Nuclear energy — Reference beta-
particle radiation —
Part 2:
Calibration fundamentals related to
basic quantities characterizing the
radiation field
Énergie nucléaire — Rayonnement bêta de référence —
Partie 2: Concepts d'étalonnage en relation avec les grandeurs
fondamentales caractérisant le champ du rayonnement
Reference number
© ISO 2022
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Published in Switzerland
ii
Contents Page
Foreword .iv
Introduction .v
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 1
4 Symbols and abbreviated terms and reference and standard test conditions .3
5 Calibration and traceability of reference radiation fields . 6
6 General principles for calibration of radionuclide beta‑particle fields .6
6.1 General . 6
6.2 Scaling to derive equivalent thicknesses of various materials . 7
6.3 Characterization of the radiation field in terms of penetrability. 8
7 Calibration procedures using an extrapolation chamber . 8
7.1 General . 8
7.2 Determination of the reference beta-particle absorbed-dose rate . 9
8 Calibration with ionization chambers .10
9 Measurements at non-perpendicular incidence .10
10 Uncertainties .10
Annex A (normative) Reference conditions and standard test conditions .18
Annex B (informative) Extrapolation chamber measurements .20
Annex C (normative) Extrapolation chamber measurement correction factors .24
Annex D (informative) Example of an uncertainty analysis .35
Bibliography .39
iii
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.
The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are
described in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular the different approval criteria needed for the
different types of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the
editorial rules of the ISO/IEC Directives, Part 2 (see www.iso.org/directives).
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of
patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights. Details of
any patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or
on the ISO list of patent declarations received (see www.iso.org/patents).
Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not
constitute an endorsement.
For an explanation on the voluntary nature of standards, the meaning of ISO specific terms and
expressions related to conformity assessment, as well as information about ISO's adherence to the
World Trade Organization (WTO) principles in the Technical Barriers to Trade (TBT) see the following
URL: www.iso.org/iso/foreword.html.
This document was prepared by Technical Committee ISO/TC 85, Nuclear energy, nuclear technologies,
and radiological protection, Subcommittee SC 2, Radiological protection.
This second edition of ISO 6980-2 cancels and replaces ISO 6980-2:2004, which has been technically
revised. The main changes are the following:
— inclusion of the quantities H (3) and H'(3;Ω);
p
106 106
— inclusion of Ru/ Rh series 1 sources;
90 90
— inclusion of energy-reduced beta-particle fields based on Sr/ Y sources;
— removal of C sources;
— reference to ISO 29661 and its terms and definitions in Clause 3;
— inclusion of correction factors for primary dosimetry based on radiation transport simulations –
replacing some of the factors used in the 2004 edition;
— inclusion of a correction factor for primary dosimetry to use the Spencer-Attix theory instead of the
Bragg-Gray theory, k ;
SA
— inclusion of a correction factor for the stopping power ratio at different phantom depths, k ;
Sta
— inclusion of a correction factor for the source to chamber distance at different phantom depths, k ;
ph
— use of Chebyshev polynomials with twelve parameters instead of ordinary polynomials with three
parameters for the description of transmission functions.
A list of all the parts in the ISO 6980 series can be found on the ISO website.
Any feedback or questions on this document should be directed to the user’s national standards body. A
complete listing of these bodies can be found at www.iso.org/members.html.
iv
Introduction
ISO 6980 series covers the production, calibration, and use of beta-particle reference radiation fields for
the calibration of dosemeters and dose-rate meters for protection purposes. This document describes
the procedures for the determination of absorbed dose rate to a reference depth of tissue from beta
particle reference radiation fields. ISO 6980-1 describes methods of production and characterization of
the reference radiation. ISO 6980-3 describes procedures for the calibration of dosemeters and dose-
rate meters and the determination of their response as a function of beta-particle energy and angle of
beta-particle incidence.
For beta particles, the calibration and the determination of the response of dosemeters and dose-rate
meters is essentially a three-step process. First, the basic field quantity, absorbed dose to tissue
at a depth of 0,07 mm (and optionally also at a depth of 3 mm) in a tissue-equivalent slab geometry
is measured at the point of test, using methods described in this document. Then, the appropriate
operational quantity is derived by the application of a conversion coefficient that relates the quantity
measured (reference absorbed dose) to the selected operational quantity for the selected irradiation
geometry. Finally, the reference point of the device under test is placed at the point of test for the
calibration and determination of the response of the dosemeter. Depending on the type of dosemeter
under test, the irradiation is either carried out on a phantom or free-in-air for personal and area
dosemeters, respectively. For individual and area monitoring, this document describes the methods and
the conversion coefficients to be used for the determination of the response of dosemeters and dose-
rate meters in terms of the ICRU operational quantities, i.e., directional dose equivalent, H′(0,07;Ω) and
H′(3;Ω), as well as personal dose equivalent, H (0,07) and H (3).
p p
v
INTERNATIONAL STANDARD ISO 6980-2:2022(E)
Nuclear energy — Reference beta-particle radiation —
Part 2:
Calibration fundamentals related to basic quantities
characterizing the radiation field
1 Scope
This document specifies methods for the measurement of the absorbed-dose rate in a tissue-equivalent
slab phantom in the ISO 6980 reference beta-particle radiation fields. The energy range of the beta-
particle-emitting isotopes covered by these reference radiations is 0,22 MeV to 3,6 MeV maximum
beta energy corresponding to 0,06 MeV to 1,1 MeV mean beta energy. Radiation energies outside
this range are beyond the scope of this document. While measurements in a reference geometry
(depth of 0,07 mm or 3 mm at perpendicular incidence in a tissue-equivalent slab phantom) with an
extrapolation chamber used as primary standard are dealt with in detail, the use of other measurement
systems and measurements in other geometries are also described, although in less detail. However,
[5]
as noted in ICRU 56 , the ambient dose equivalent, H*(10), used for area monitoring, and the personal
dose equivalent, H (10), as used for individual monitoring, of strongly penetrating radiation, are not
p
appropriate quantities for any beta radiation, even that which penetrates 10 mm of tissue (E > 2 MeV).
max
This document is intended for those organizations wishing to establish primary dosimetry capabilities
for beta particles and serves as a guide to the performance of dosimetry with an extrapolation chamber
used as primary standard for beta-particle dosimetry in other fields. Guidance is also provided on the
statement of measurement uncertainties.
2 Normative references
The following documents are referred to in the text in such a way that some or all of their content
constitutes requirements of this document. For dated references, only the edition cited applies. For
undated references, the latest edition of the referenced document (including any amendments (AMD))
applies.
ISO 29661, Reference radiation fields for radiation protection — Definitions and fundamental concepts
ISO/IEC Guide 99, International vocabulary of metrology — Basic and general concepts and associated
terms (VIM)
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 29661, ISO/IEC Guide 99 and
the following apply.
ISO and IEC maintain terminological databases for use in standardization at the following addresses:
— ISO Online browsing platform: available at http:// www .iso .org/ obp
— IEC Electropedia: available at https:// www .electropedia .org/
3.1
extrapolation curve
curve given by a plot of the corrected ionization current versus the extrapolation chamber depth
3.2
ionization chamber
ionizing radiation detector consisting of a chamber filled with a suitable gas (almost always air), in
which an electric field, insufficient to induce gas multiplication, is provided for the collection at the
electrodes of charges associated with the ions and electrons produced in the measuring volume of the
detector by ionizing radiation
Note 1 to entry: The ionization chamber includes the measuring volume, the collecting and polarizing electrodes,
the guard electrode, if any, the chamber wall, the parts of the insulator adjacent to the sensitive volume and any
additional material placed in front of the ionization chamber to simulate measurement at depth.
3.3
extrapolation (ionization) chamber
ionization chamber (3.2) capable of having an ionization volume which is continuously variable to
a vanishingly small value by changing the separation of the electrodes and which allows the user to
extrapolate the measured ionization density to zero collecting volume
3.4
ionization density
measured ionization per unit volume of air
3.5
leakage current
Ι
B
ionization chamber (3.2) current measured at the operating bias voltage in the absence of radiation
3.6
maximum beta energy
E
max
highest value of the energy of beta particles emitted by a particular nuclide which may emit one or
several continuous spectra of beta particles with different maximum energies
3.7
mean beta energy
E
mean
fluence average energy of the beta particle spectrum at the calibration distance at 0,07 mm tissue depth
in an ICRU 4-element tissue phantom
3.8
parasitic current
Ι
p
negative current produced by beta particles stopped in the collecting portion of the collecting electrode
and diffusing to this electrode and the wire connecting this electrode to the electrometer connector
3.9
phantom
artefact constructed to simulate the scattering properties of the human body or parts of the human
body such as the extremities
Note 1 to entry: A phantom can be used for the definition of a quantity and made of artificial material, e.g. ICRU
tissue, or for the calibration and then be made of physically existing material, see ISO 29661:2012, 6.6.2, for
details.
Note 2 to entry: In principle, the ISO water slab phantom, the ISO rod phantom, the ISO water cylinder phantom, or
the ISO pillar phantom should be used, see ISO 29661. For the purposes of this document, however, a polymethyl
methacrylate (PMMA) slab, 20 cm × 20 cm in cross-sectional area by at least 2 cm thickness, is sufficient to
simulate the backscatter properties of the trunk of the human body, while tissue substitutes such as polyethylene
terephthalate (PET) are sufficient to simulate the attenuation properties of human tissue (see 6.2).
[SOURCE: ISO 29661:2012, 3.1.22, modified — Note 2 to entry added.]
3.10
reference point of the extrapolation chamber
point to which the measurement of the distance from the radiation source to the chamber at a given
orientation refers, i.e., the centre of the back surface of the high-voltage electrode of the chamber
3.11
reference absorbed dose
D
R
personal dose equivalent, H (0,07), in a slab phantom (3.9) made of ICRU tissue with an orientation of
p
the phantom (3.9) in which the normal to the phantom (3.9) surface coincides with the (mean) direction
of the incident radiation
[4]
Note 1 to entry: The personal dose equivalent H (0,07) is defined in ICRU 51 . For the purposes of this document,
p
this definition is extended to a slab phantom.
Note 2 to entry: It is considered that the rear part of the extrapolation chamber approximates a slab phantom
with sufficient accuracy by the material surrounding the standard instrument (extrapolation chamber) used for
[7][8]
the measurement of the beta radiation field .
Note 3 to entry: H (0,07) is obtained by the multiplication of the absorbed dose to tissue at 0,07 mm depth,
p
-1
D (0,07) = D , with the conversion coefficient 1 Sv Gy , see ISO 6980-3:2022, 5.2.2.2, Formula (3).
t R
3.12
reference beta-particle absorbed dose
D
Rβ
reference absorbed dose, D , (3.11) at a depth of 0,07 mm due only to beta particles
R
Note 1 to entry: As a first approximation, the ratio D /D is given by the bremsstrahlung correction factor k
Rβ R br
(see C.3).
3.13
tissue equivalence
property of a material which approximates the radiation attenuation and scattering properties of ICRU
tissue
Note 1 to entry: See ISO 6980-1, Annex A; more tissue substitutes are given by ICRU 44.
Note 2 to entry: Further details are given in 6.2.
3.14
transmission function
T (ρ ·d ; α)
m m m
ratio of absorbed dose, D (ρ ·d ; α), in medium m at an area depth, ρ ·d , and angle of radiation
m m m m m
incidence, α, to absorbed dose, D (0; 0°), at the surface of a phantom (3.9)
m
3.15
tissue transmission function,
T (ρ ·d ; α)
t t t
ratio of absorbed dose, D (ρ ·d ;α), in ICRU tissue at an area depth, ρ ·d , and angle of radiation incidence,
t t t t t
α, to absorbed dose, D (0; 0°), at the surface of an ICRU tissue slab phantom (3.9)
t
3.16
zero point
reading of the extrapolation chamber depth indicator which corresponds to a chamber depth of zero, or
no separation of the electrodes
4 Symbols and abbreviated terms and reference and standard test conditions
A list of symbols and abbreviated terms is given in Table 1.
Table 1 — Symbols and abbreviated terms
Symbol Meaning
a effective area of the extrapolation-chamber collecting electrode
BG Bragg-Gray
C external feedback capacitance
C extrapolation chamber capacitance
k
c sensitivity coefficient
i
d thickness of the absorber in front of the extrapolation chamber
abs
d depth in a medium m
m
d depth in ICRU tissue
t
m
d tissue-equivalent thickness of medium m
t
d reference depth in tissue of 0,07 mm or 3 mm
D (d ) absorbed dose at a depth d in medium m
m m m
D reference absorbed dose
R
D reference beta-particle absorbed dose
Rβ
volume-averaged dose in a detector of thickness v, density ρ at depth d
Dd(),,vr
m m
mm
E particle energy (photon energy or electron kinetic energy)
E constant in the saturation correction Formula
E maximum beta energy (kinetic) of a beta-particle spectrum
max
e charge of an electron
f coefficients used for the calculation of k
i pe
H (d) personal dose equivalent at depth d in ICRU tissue
p
H′(d;Ω) directional dose equivalent at depth d, on a radius having direction Ω
I ionization current
I leakage current, not induced by pre-irradiation of the chamber
L
I ionization current caused by bremsstrahlung
br
I parasitic current
p
I current measured with positive polarity of collecting voltage
+
I current measured with negative polarity of collecting voltage
−
ICRU International Commission on Radiation Units and Measurements
ISO International Organization for Standardization
k product of the extrapolation chamber correction factors which vary during the extrapolation
curve measurement
k′ product of the extrapolation chamber correction factors which are constant during the ex-
trapolation curve measurement
k correction factor for variations in the attenuation and scattering of beta particles between
abs
the source and the collecting volume and inside the collection volume due to variations from
reference conditions and for differences of the entrance window to a tissue-equivalent thick-
ness of 0,07 mm
k correction factor for the variations of air density in the collecting volume from reference
ad
conditions
k correction factor for the difference in backscatter between tissue and the material of the
ba
collecting electrode and guard ring
k correction factor for the effect of bremsstrahlung from the beta-particle source
br
k correction factor for radioactive decay of the beta particle source
de
k correction factor for electrostatic attraction of the entrance window due to the collecting voltage
el
k
correction factor for the effect of humidity of the air in the collecting volume on W
hu
TTabablele 1 1 ((ccoonnttiinnueuedd))
Symbol Meaning
k correction factor for the inhomogeneity of the absorbed dose rate inside the collecting volume
ih
k correction factor for interface effects between the air of the collecting volume and the adjacent
in
entrance window and collecting electrode
k correction factor for perturbation of the beta-particle flux density by the side walls of the
pe
extrapolation chamber
k correction factor for the change of the source to chamber distance once absorbers are placed
ph
in front of the chamber (to increase the phantom depth)
k correction factor for the stopping power ratio of tissue-to-air to use the Spencer-Attix theory
SA
instead of the Bragg-Gray theory
k correction factor for ionization collection losses due to ionic recombination
sat
k correction factor for the change of the stopping power ratio at different phantom depth
Sta
extrapolation chamber depth, the air gap between the collecting electrode and the entrance
window
intercept of the extrapolation curve with the chamber depth axis
m mass of the air in the collecting volume of an extrapolation chamber
a
p ambient atmospheric pressure
PMMA polymethyl methacrylate
PET polyethylene terephthalate
PTFE Polytetrafluoroethylene
q measured ionization density
m
(S/ρ) mass-electronic stopping power in medium m
el,m
SA Spencer-Attix
s ratio of mass-electronic stopping powers of ICRU tissue and air
t,a
T ambient air temperature
T parameter for transmission functions
i
T (ρ ·d ; α) transmission function D (ρ ·d ; α)/D (0; 0°) in medium m
m m m m m m m
T (ρ ·d ; α) tissue transmission function D (ρ ·d ; α)/D (0; 0°) in tissue
t t t t t t t
t integration time for a current measurement
t time at which a measurement is performed
m
t reference time to which measurements are corrected to account for radioactive decay
t half-life of a radioisotope
1/2
U absolute value of the collecting voltage in the extrapolation chamber
U , U initial and final voltages on the feedback capacitor charged by current from the extrapolation
1 2
chamber
v thickness of a detector
average energy to produce an ion pair in air under reference conditions
W
x diameter of the geometric collecting electrode area
c
x width of the insulating gap between the collecting and guard electrodes
g
y distance from the source to the reference point of the detector
z distance from the beam axis, perpendicular to that axis
effective atomic number of medium m
Z
m
α angle between the direction of the beam axis and the normal of the surface of the phantom
Γ constant in the saturation-correction-factor Formula
ε dielectric constant for air
a
η beta-particle attenuation scaling factor of medium m relative to medium m
m1,m2 1 2
TTabablele 1 1 ((ccoonnttiinnueuedd))
Symbol Meaning
ρ density of air at ambient conditions
a
ρ density of air at reference conditions
a0
ρ density of medium m
m
ρ density of ICRU tissue
t
σ standard deviation
τ contribution to the dose due to bremsstrahlung, i.e. τ = 1-k
br br br
Φ spectral distribution of beta-particle fluence
E
The reference conditions as well as the standard test conditions are given in Annex A. All calibrations
and measurements shall be conducted under standard test conditions in accordance with Tables A.1
and A.2.
5 Calibration and traceability of reference radiation fields
The reference absorbed-dose rate of a radiation field established for a calibration in accordance with
this document shall be traceable to a recognized national standard. The method used to provide this
calibration link is achieved through utilization of a transfer standard. This may be a radioactive source
or an approved transfer standard instrument. The calibration of the field is valid in exact terms only
at the time of the calibration, and thereafter shall be inferred, for example, from a knowledge of the
half-life and isotopic composition of the radioactive source.
The measurement technique used by a calibration laboratory for calibrating a beta-particle measuring
device shall also be approved as required by national regulations if available. An instrument of the
same, or similar, type to that routinely calibrated by the calibration laboratory shall be calibrated by
both a reference laboratory recognized by a country’s approval body or institution, if available, and the
calibration laboratory. These measurements shall be performed within each laboratory using its own
approved calibration methods. In order to demonstrate that adequate traceability has been achieved,
the calibration laboratory should obtain the same calibration factor, within agreed-upon limits, as that
obtained in the reference laboratory. The use by the calibration laboratory of standardized sources
and holders which have been calibrated in a national reference laboratory is sufficient to demonstrate
traceability to the national standard.
The frequency of a field calibration should be such that there is reasonable confidence that its value will
not move outside the limits of its specification between successive calibrations. The calibration of the
laboratory-approved transfer instrument, and the check on the measurement techniques used by the
calibration laboratory should be carried out at least every five years, or whenever there are significant
changes in the laboratory environment or as required by national regulations.
6 General principles for calibration of radionuclide beta‑particle fields
6.1 General
Area and personal doses from beta-particle radiation are often difficult to measure because of their
marked non-uniformity over the skin and variation with depth. In order to correctly measure the
absorbed-dose rate at a point in a phantom in a beta-particle field, a very small detector with very
similar absorption and scattering characteristics as the medium of which the phantom is composed,
is needed. Since there is no ideal detector, recourse shall be made to compromise both in detector size
and composition. The concepts of “scaling factor” and “transmission function” are helpful to account for
these compromises.
6.2 Scaling to derive equivalent thicknesses of various materials
[9]
Scaling factors have been developed by Cross to relate the absorbed dose determined in one
material to that in another. These were developed from the observation that, for relatively high-energy
beta-particle sources, dose distributions in different media have the same shape, differing only by a
scaling factor, which Cross denoted as η. Originally observed in the comparison of beta ray attenuation
curves in different media, where η , the scaling factor from medium m to air, was determined from
m,a
the ratios of measured attenuation, the concept has been extended such that, for a plane source of
infinite lateral extent, whether isotropic or a parallel beam, the absorbed dose at an area depth ρ ·d
m1 m1
in medium m is related to the absorbed dose, in medium m , at the same area depth ρ ·d , but scaled
1 2 m2 m2
to η ·ρ ·d , by
m1,m2 m2 m2
Dd()ρη⋅ =⋅Ddηρ⋅⋅ =⋅ηηD ⋅ρ ⋅d (1)
() ()
m1 m1 m1 m1,m2m2m1,m2 m2 m2 m1,m2m2m1,m2 mm1 m1
provided that
ρρ⋅=dd⋅ (2)
m1 m1 m2 m2
η is defined as the scaling factor from medium m to medium m . It should be noted that the
m1,m2 1 2
scaling factors are ratios, so that η = 1/η and η = η ·η .
m1,m2 m2,m1 m1,m3 m1,m2 m2,m3
The user should be cautioned that this concept has been demonstrated only for materials of Z or
effective atomic number, Z , less than 18. Values of η calculated for various materials relative to
m m,t
[5]
tissue are shown in Table 2. The data from table A.2 in ICRU 56 were multiplied by η .
t,w
If m be tissue, and m be a medium m, Formula (1) reduces to
2 1
Dd()ρη⋅ =⋅Ddηρ⋅⋅ (3)
()
mm mm,t tm,t mm
If another depth, d′ in medium m is considered, a similar formula is obtained
m
Dd()ρη⋅ ''=⋅Ddηρ⋅⋅ (4)
()
mm mm,t tm,t mm
The ratio of the absorbed dose at an arbitrary depth to that at the surface (d′ = 0) is defined as the
m
transmission function. Thus, making this substitution and dividing Formula (3) by Formula (4), the
following is obtained
Ddηρ⋅⋅
Dd()ρ ⋅ ()
tm,t mm
mm m
Td()ρ ⋅ = = (5)
mm m
D 00D
() ()
m t
or
Tdρη⋅ =⋅Tdρ ⋅ (6)
() ()
mm mt m,tm m
The transmission through a layer of thickness of tissue, η ·ρ ·d , in tissue is equal to the transmission
m,t m m
through a layer of thickness of medium m, ρ ·d , in medium m. Thus the thickness ρ ·d is said to be
m m m m
equivalent to tissue with a thickness of η ·ρ ·d since the transmissions are equal. The equivalent
m,t m m
m
tissue thickness d can be defined as
t
m −1
dd=⋅ηρ ⋅⋅ρ (7)
t m,tm mt
In general, the dose and the transmission functions are functions of both the depth and angle of
incidence in a medium. When they are expressed as above with no angle given, the angle shall be taken
as 0°. Materials with tissue equivalence are listed in ISO 6980-1:2022, Annex A.
6.3 Characterization of the radiation field in terms of penetrability
The tissue transmission function, T (ρ ·d; α), is an important parameter of the beta-particle reference
t t
radiation field. Because of the finite thickness of all detectors used to measure absorbed-dose rate, the
radiation field shall be characterized in terms of penetrability before it can be properly calibrated. Since
the energy fluence of the beta particles in a field changes as the beta particles penetrate the medium,
the determination of the relative dose as a function of depth (or depth-dose function) in a medium shall
be performed with a detector that is not sensitive to this change in energy fluence. For this reason, the
relative depth-dose function shall be determined with a thin (2 mm or less) air ionization chamber.
A recommended method for making this determination with the extrapolation chamber is given
in References [10][11]. The depth-dose functions are then used to construct transmission functions,
[11][12][13][14]
examples of which are shown in Figures 1 and 2 . The measured transmission functions, in
conjunction with the calculated equivalent tissue thicknesses described above, can be used to determine
corrections in the measured absorbed-dose rate to account for depth other than 0,07 mm in a phantom,
e.g. 3 mm, and for finite detector size and non-medium equivalence of the detector material. They can
also be used to account for variations in the absorbed-dose rate at the reference point due to variations
in the air density between the source and the reference point, and for attenuation in non-tissue material
in front of the detector, further details are given as follows (see Clause 7).
For thick detectors, it shall be accounted for the fact that the absorbed-dose rate is averaged over the
volume of a detector. Neglecting any variation in the absorbed dose rate in the plane transverse to the
normal direction of the field, the average absorbed-dose rate of a detector with a thickness v and
density ρ, whose front surface is at a depth d in a phantom of unit density ρ , is given by
t
ρρ⋅+dv⋅ ρρ⋅+dv⋅
t t
D ()δδ⋅d DT()0 ⋅ ()δ ⋅⋅dδ
mm
∫∫
ρ ⋅d ρ ⋅d
t t
Dd,,v ρ = = =DT0,⋅ dv,ρ (8)
() () ()
m m
ρ⋅v ρ⋅v
where Td(),,v ρ is the transmission function averaged over the detector volume. For thick detectors
(v > 0,1 mm), this effect may be compensated for by shifting the reference point towards the source.
7 Calibration procedures using an extrapolation chamber
7.1 General
An extrapolation chamber is a primary measurement device for specifying dose rate in beta-particle
fields. It is a parallel plate chamber which consists of components which allow a variable ionization
[15]
volume to be achieved, by movement of one of the plates towards the other. A typical design is
shown in Figure 3, which utilizes a fixed entrance window and a movable collecting electrode. The
entrance window also serves as the high-voltage electrode and consists of a very thin conducting
plastic foil. The window shall be thin enough to not unduly attenuate the beta-particle radiation, yet
strong enough to not be deformed by attraction to the grounded collecting electrode. Carbonized PET
–2
foils of about 0,7 mg ⋅ cm are now typical of commercially available devices. The collecting electrode
is maintained at ground potential and defines the cross-sectional area of the collecting ionization
volume. It shall be of conducting material or have a conducting coating, and shall be surrounded by,
and electrically insulated from, a guard region. This insulation shall be thin enough to not perturb the
electric field lines in the chamber volume, which ideally are uniform, and everywhere perpendicular
to the two electrodes. In the design shown in Figure 3, the collecting electrode is constructed from
polymethyl methacrylate (PMMA) which has a thin coating of conductive material in which a narrow
groove has been inscribed to define the collecting area. The device shall be equipped with an accurate
means to determine incremental changes in the distance between the two electrodes, hereafter referred
to as the chamber depth; a micrometer attached to the piston which drives the collecting electrode is
usually employed. A bipolar, variable voltage DC power source is used to supply the high voltage to the
entrance window while the collecting electrode is grounded, and a low-noise electrometer is used to
measure the current collected by the collecting electrode. Details of the measurement of the ionization
current are given in Annex B.
7.2 Determination of the reference beta-particle absorbed-dose rate
The absorbed-dose rate to tissue due to beta particles measured with an extrapolation chamber is
derived from the following general relationship:
W ΔΙ
D =⋅s ⋅ (9)
Rtβ ,a
e Δm
a
BG
where ΔI is the increment of ionization current and Δm is the increment of the mass of air in the
a
collecting volume under Bragg-Gray (BG) conditions. Unfortunately, BG conditions are generally not
realized in measurements of the beta-particle reference radiation fields. To overcome this difficulty,
various corrections are applied and the evaluation of the reference beta-particle absorbed-dose rate is
accomplished with
W /es⋅
()
d
0 t,a
D = {}kk⋅⋅' Ι () (10)
Rβ
ρ ⋅a d
a0 =0
where
is the quotient of the mean energy required to produce an ion pair in air under
We/
()
reference conditions, see Annex A, and the elementary charge e, with a recom-
–1[6]
mended value of (33,88 ± 0,12) J⋅C (this value may be used for standard
test conditions without correction);
NOTE This value is obtained by multiplying the recommended value for dry
-1
air, 33,97 J·C , by a humidity correction factor of 0,997 at the relative humidity
of 65 %.
ρ is the density of air at the reference conditions of temperature, pressure and
a0
relative humidity, see Annex A;
a is the effective area of the collecting electrode;
d is the limiting value of the slope of the corrected current versus chamber depth
kk⋅⋅' Ι
{}()
function;
d
=0
s is the ratio of the mean mass-electronic stopping powers in tissue-to-air;
t,a
k′ is the product of the correction factors which are independent of the chamber
depth;
k is the product of the correction factors which vary with the chamber depth.
The various correction factors are described in Tables 2 and 3, and methods for determining them are
given in Annex C. Methods for determining the limiting slope are given in B.10. The quantity s is given
t,a
by
E
max
()Φ ⋅()SE/ρ ⋅d
E
tel,t
∫
s = (11)
t,a
E
max
()Φ ⋅()SE/ρ ⋅d
E
tel,a
∫
where (Φ ) is the spectrum of electrons (fluence of electrons, differential in energy) at the reference
E t
point of the extrapolation chamber, (S/ρ) is the mass-electronic stopping power for an electron with
el,t
kinetic energy E in tissue substitute and (S/ρ) is the corresponding quantity for air. It is assumed
el,a
that secondary electrons (delta rays) deposit their energy where they are generated so that they do
not contribute to the electron fluence. The upper limit of the integrals is given by the maximum beta
energy, E , of the beta particles in the fluence spectrum and the lower limit corresponds to the lowest
max
energy in the spectrum, here indicated by a zero. In principle, this spectrum also includes any electrons
set in motion by bremsstrahlung photons, but these are usually of negligible importance.
[15]
Values for s have been calculated using Formula (11) for several beta-emitting radioisotopes, on
t,a
the idealized assumption that the beta particles continuously dissipate their energy. Measurements
[6][16] [6][16]
of (Φ ) were performed using electron spectrometers . These data were not corrected for
E t
backscatter loss (less than 10 % of the incident beta particles are not detected due to backscatter from
the detector surface) or detector resolution. However, they can be used to calculate s to a sufficiently
t,a
good approximation since (S/ρ) depends only slightly on beta-particle energy. For the averaging, the
el,m
[17] [10]
values of (S/ρ) of Berger et al. were used; the results for 0 µm tissue depth are shown in Table 5 .
el,m
For the determination of reference absorbed-dose rate, a thickness of PET should be added to the front
–
surface of the extrapolation chamber such that the total thickness including the window is 7,6 mg ⋅ cm
2 –2
. This thickness of PET is equivalent to a thickness of 7 mg ⋅ cm of tissue according to the scaling
relation discussed in 6.2.
8 Calibration with ionization chambers
Thin fixed-volume parallel plate ionization chambers, with a few millimetres or less fixed depth,
can be used to calibrate beta-particle radiation fields for all energies. Thicker detectors are suitable
for the highest energies only (E > 1 MeV). If calibrated in reference beta-particle radiation fields,
max
fixed-volume ionization chambers can be used as transfer instruments to establish traceability to
national standards (see Clause 5). Measurements should be performed on a phantom if the chamber
rear wall is not sufficiently thick (less than 2 cm) to provide full backscatter.
9 Measurements at non-perpendicular incidence
Measurements at non-perpendicular incidence to determine the absorbed-dose rate as a function
of angle of incidence may be performed both with the extrapolation chamber and with thin
thermoluminescence or exo-electron dosemeters. When using the extrapolation chamber for these
measurements, care shall be taken to account for the angular dependence of some of the correction
factors applied to the measured currents. The correction factor which is the most sensitive is the
perturbation correction factor, which should be determined for each angle of interest using the method
[18]
of Böhm . When thin TLDs are employed, only the very thinnest detectors are suitable (effective
thicknesses less than 25 µm) because of the complicated angular-dependent volume effects in thicker
[19]
dosemeters .
10 Uncertainties
The calibration of a radiation field obtained with an instrument shall be accompanied by a statement
of the uncertainty of the quoted value. In the determination of this value, all the uncertainties of all the
measurements and factors which contribute to the quoted value shall be assessed. The assignment of
[20]
values to these uncertainties may either be based on statistical methods of a series of observations
(Type A) or by other means than the statistical analysis of a series of observations (Type B). Both types
of evaluation are based on probability distributions. Type A is obtained from an observed frequency
distribution while a Type B uncertainty is obtained from an assumed probability density function. For
both types of assessment, the uncertainties are quoted as standard uncertainties. Type A standard
uncertainties are estimated from the standard deviation (σ) of the mean that follows from an averaging
procedure or an appropriate regression analysis.
In general, measurements can be in error in two ways: there can be a constant difference between the
measured quantity and the true quantity (offset) and/or there can be a difference between the measured
quantity and the true quantity which is not constant, but dependent on either the magnitude of the
quantity being measured and/or on other influencing quantities such as time or temperature (gain).
For measurements with the extrapolation chamber which are carried out over a range of chamber
depths from which a limiting slope is determined, the effects of gain errors are particularly significant.
The measurements necessary for determination of absorbed-dose rate with the extrapolation chamber
are those associated with setting up the instrument, and those associated with the collection of the
ionization current at the various chamber depths. The set-up measurements include the following:
y the distance between the source surface and the extrapolation chamber reference point;
z the distance perpendicular to the beam axis between the centre of the extrapolation chamber
and the beam axis, ideally 0;
α the angle between the beam axis and the extrapolation chamber axis, ideally 0°;
d the thickness of the entrance window plus material added to make a thickness equivalent
PET
−2
to 7 mg·cm ;
C the capacitance of the electrometer feedback capacitor;
a the effective area of the collecting electrode.
The measurements associated with the collection of the ionization current are the following:
the chamber depths;
U , U the voltages induced on the feedback capacitor by the collected current;
1 2
t the integration time between the measurement of U and U ;
1 2
T the ambient temperature;
p the ambient atmospheric pressure;
r the ambient relative humidity;
t − t the time between the measurement and the reference time;
m 0
U the polarizing voltage.
Each of these measurements can, in principle, be subject to uncertainties due to both offset and gain,
and a knowledge of these shall be included in the full analysis of uncertainty. Examples of uncertainties
associated with these measurements are shown in Table 6.
In addition, the uncertainties due to the application of the various correction factors discussed in
Annex C shall be considered, and in particular the effect of the uncertainties on the limiting slope. The
uncertainties associated with the various components of Formula (10) (see 7.2) are shown in Table 7.
Po
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 6980-2
Deuxième édition
2022-10
Énergie nucléaire — Rayonnement
bêta de référence —
Partie 2:
Concepts d'étalonnage en relation
avec les grandeurs fondamentales
caractérisant le champ du
rayonnement
Nuclear energy — Reference beta-particle radiation —
Part 2: Calibration fundamentals related to basic quantities
characterizing the radiation field
Numéro de référence
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Web: www.iso.org
Publié en Suisse
ii
Sommaire Page
Avant-propos .iv
Introduction . vi
1 Domaine d’application . 1
2 Références normatives .1
3 Termes et définitions . 1
4 Symboles et abréviations; conditions de référence et conditions normales d’essai .4
5 Étalonnage et traçabilité des champs de rayonnement de référence .6
6 Principes généraux relatifs à l’étalonnage de champs de particules bêta émises par
des radionucléides . 7
6.1 Généralités . 7
6.2 Changement d’échelle pour la déduction des épaisseurs équivalentes de différents
matériaux . 7
6.3 Caractérisation du champ de rayonnement en termes de pénétrabilité . 8
7 Modes opératoires d’étalonnage avec une chambre à extrapolation .9
7.1 Généralités . 9
7.2 Détermination du débit de dose absorbée de référence de particules bêta . 9
8 Étalonnages avec des chambres d’ionisation .11
9 Mesurages sous incidence non perpendiculaire .11
10 Incertitudes .11
Annexe A (normative) Conditions de référence et conditions normales d’essai .20
Annexe B (informative) Mesurages avec une chambre à extrapolation .22
Annexe C (normative) Facteurs de correction des mesures réalisées avec une chambre à
extrapolation .26
Annexe D (informative) Exemple d’une analyse d’incertitude .39
Bibliographie .43
iii
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 (IEC) en ce qui
concerne la normalisation électrotechnique.
Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont
décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier, de prendre note des différents
critères d’approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document
a été rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2
(voir www.iso.org/directives).
L’attention est attirée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l’objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L’ISO ne saurait être tenue pour responsable
de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence. Les détails concernant
les références aux droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de
l’élaboration du document sont indiqués dans l’Introduction et/ou dans la liste des déclarations de
brevets reçues par l’ISO (voir www.iso.org/brevets).
Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données
pour information, par souci de commodité, à l’intention des utilisateurs et ne sauraient constituer un
engagement.
Pour une explication de la nature volontaire des normes, la signification des termes et expressions
spécifiques de l’ISO liés à l’évaluation de la conformité, ou pour toute information au sujet de l’adhésion
de l’ISO aux principes de l’Organisation mondiale du commerce (OMC) concernant les obstacles
techniques au commerce (OTC), voir le lien suivant: www.iso.org/iso/fr/avant-propos.
Le présent document a été élaboré par le comité technique ISO/TC 85, Énergie nucléaire, technologies
nucléaires, et radioprotection, sous-comité SC 2, Radioprotection.
Cette deuxième édition de l’ISO 6980-2 annule et remplace l’ISO 6980-2:2004, qui a fait l’objet d’une
révision technique. Les principales modifications sont les suivantes:
— l’ajout des grandeurs H (3) et H’(3;Ω);
p
106 106
— l’ajout des sources Ru/ Rh de la série 1;
90 90
— l’ajout de champs de particules bêta «à énergie réduite» produits par des sources Sr/ Y;
— la suppression des sources C;
— une référence à l’ISO 29661 ainsi qu’à ses termes et définitions à l’Article 3;
— l’ajout de facteurs de correction pour la dosimétrie primaire, calculés en s’appuyant sur des
simulations du transport de rayonnements – remplacement de certains facteurs utilisés dans
l’édition de 2004;
— l’ajout d’un facteur de correction pour la dosimétrie primaire afin d’utiliser la théorie de Spencer-
Attix à la place de la théorie de Bragg-Gray, k ;
SA
— l’ajout d’un facteur de correction du rapport des pouvoirs d’arrêt à différentes profondeurs dans le
fantôme, k ;
Sta
— l’ajout d’un facteur de correction de la distance source-chambre à différentes profondeurs dans le
fantôme, k ;
ph
iv
— l’utilisation de polynômes de Tchebychev à douze paramètres au lieu de polynômes ordinaires à
trois paramètres pour la description des fonctions de transmission.
Une liste de toutes les parties de la série ISO 6980 se trouve sur le site web de l’ISO.
Il convient que l’utilisateur adresse tout retour d’information ou toute question concernant le présent
document à l’organisme national de normalisation de son pays. Une liste exhaustive desdits organismes
se trouve à l’adresse www.iso.org/fr/members.html.
v
Introduction
La série ISO 6980 traite de la production, de l’étalonnage et de l’utilisation de champs de rayonnement
bêta de référence pour l’étalonnage des dosimètres et des débitmètres de dose à des fins de protection.
Le présent document décrit les modes opératoires de détermination du débit de dose absorbée dans les
tissus à une profondeur de référence, pour les champs de rayonnement bêta de référence. L’ISO 6980-1
décrit les méthodes de production et de caractérisation du rayonnement de référence. L’ISO 6980-3
décrit les modes opératoires pour l’étalonnage des dosimètres et des débitmètres de dose, et la
détermination de leur réponse en fonction de l’énergie des particules bêta et de l’angle d’incidence du
rayonnement.
Pour les particules bêta, l’étalonnage et la détermination de la réponse des dosimètres et des
débitmètres de dose est essentiellement un processus en trois étapes. Tout d’abord, la grandeur
fondamentale caractéristique du champ de rayonnement, à savoir la dose absorbée dans les tissus
à une profondeur de 0,07 mm (et, facultativement, à une profondeur de 3 mm également) dans une
géométrie de «fantôme-plaque» en matériau équivalent tissu, est mesurée au niveau du point de mesure
en utilisant les méthodes décrites dans le présent document. Ensuite, la grandeur opérationnelle
appropriée est obtenue en appliquant un coefficient de conversion qui lie la grandeur mesurée (dose
absorbée de référence) à la grandeur opérationnelle choisie pour la géométrie d’irradiation choisie.
Enfin, le point de référence de l’appareil soumis à essai est placé au point de mesure pour étalonner
le dosimètre et déterminer sa réponse. Selon le type de dosimètre soumis à essai, l’irradiation est
réalisée soit sur un fantôme pour les dosimètres individuels, soit dans l’air en champ non perturbé pour
les dosimètres de zone. Pour les surveillances individuelle et de zone, le présent document décrit les
méthodes et les coefficients de conversion à utiliser pour la détermination de la réponse des dosimètres
et des débitmètres de dose, en termes de grandeurs opérationnelles de l’ICRU, à savoir les équivalents
de dose directionnels H′(0,07;Ω) et H′(3;Ω), et les équivalents de dose individuels H (0,07) et H (3).
p p
vi
NORME INTERNATIONALE ISO 6980-2:2022(F)
Énergie nucléaire — Rayonnement bêta de référence —
Partie 2:
Concepts d'étalonnage en relation avec les grandeurs
fondamentales caractérisant le champ du rayonnement
1 Domaine d’application
Le présent document spécifie les méthodes de mesurage du débit de dose absorbée dans un fantôme-
plaque en matériau équivalent tissu dans les champs de rayonnement bêta de référence traités dans
la série ISO 6980. La plage d’énergie des isotopes émetteurs de particules bêta couverte par ces
rayonnements de référence est comprise entre 0,22 MeV et 3,6 MeV en énergie bêta maximale, soit
0,06 MeV à 1,1 MeV en énergie bêta moyenne. Les énergies de rayonnement situées hors de cette
plage ne relèvent pas du domaine d’application du présent document. Alors que les mesures dans une
géométrie de référence (profondeur de 0,07 mm ou de 3 mm à une incidence perpendiculaire dans un
fantôme-plaque équivalent aux tissus) avec une chambre à extrapolation en tant qu’étalon primaire
sont traitées en détail, l’utilisation d’autres systèmes de mesure et la réalisation de mesures dans
d’autres géométries sont également décrites, mais de façon moins détaillée. Comme le souligne toutefois
[5]
le rapport ICRU 56 , l’équivalent de dose ambiant, H*(10), et l’équivalent de dose individuel, H (10),
p
utilisés pour la surveillance de zone et pour la surveillance individuelle, respectivement, dans le cas de
rayonnements fortement pénétrants ne sont pas des grandeurs appropriées pour un rayonnement bêta,
même pour un rayonnement capable de traverser une épaisseur de tissu de 10 mm (E > 2 MeV).
max
Le présent document est destiné aux organisations qui souhaitent développer des compétences de
dosimétrie primaire pour les particules bêta et il constitue un guide pour la dosimétrie avec chambre à
extrapolation en tant qu’étalon primaire s’appliquant à la dosimétrie des particules bêta dans d’autres
domaines. Des recommandations relatives à l’expression des incertitudes de mesure sont également
fournies.
2 Références normatives
Les documents suivants sont cités dans le texte de sorte qu’ils constituent, pour tout ou partie de leur
contenu, des exigences du présent document. Pour les références datées, seule l’édition citée s’applique.
Pour les références non datées, la dernière édition du document de référence s’applique (y compris les
éventuels amendements).
ISO 29661, Champs de rayonnement de référence pour la radioprotection — Définitions et concepts
fondamentaux
Guide ISO/IEC 99, Vocabulaire international de métrologie — Concepts fondamentaux et généraux et
termes associés (VIM)
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et les définitions de l’ISO 29661, de le Guide ISO/IEC 99
ainsi que les suivants s’appliquent.
L’ISO et l’IEC tiennent à jour des bases de données terminologiques destinées à être utilisées en
normalisation, consultables aux adresses suivantes:
— ISO Online browsing platform: disponible à l’adresse https:// www .iso .org/ obp
— IEC Electropedia: disponible à l’adresse https:// www .electropedia .org/
3.1
courbe d’extrapolation
courbe donnée par un tracé du courant d’ionisation corrigé en fonction de la profondeur de la chambre
à extrapolation
3.2
chambre d’ionisation
détecteur de rayonnements ionisants constitué d’une chambre remplie d’un gaz approprié (le plus
souvent de l’air) dans laquelle un champ électrique d’intensité insuffisante pour provoquer une
multiplication gazeuse est généré, permettant la collection, sur les électrodes, des charges associées
aux ions et aux électrons produits par le rayonnement ionisant dans le volume de mesure du détecteur
Note 1 à l'article: La chambre d’ionisation comprend le volume de mesure, les électrodes de collection et de
polarisation, le cas échéant l’électrode de garde, la paroi de la chambre, les parties de l’isolant adjacentes au
volume sensible et tout matériau supplémentaire placé devant la chambre d’ionisation pour simuler une mesure
en profondeur.
3.3
chambre (d’ionisation) à extrapolation
chambre d’ionisation (3.2) dans laquelle il est possible de faire varier en continu le volume d’ionisation,
jusqu’à obtention d’une valeur infinitésimalement petite, en modifiant la distance interélectrodes et qui
permet à l’utilisateur d’extrapoler la densité d’ionisation mesurée dans un volume de collection nul
3.4
densité d’ionisation
ionisation mesurée par unité de volume d’air
3.5
courant de fuite
Ι
B
courant de la chambre d’ionisation (3.2) mesuré à sa tension de polarisation de fonctionnement en
l’absence de rayonnement
3.6
énergie bêta maximale
E
max
valeur la plus élevée de l’énergie de particules bêta émises par un radionucléide particulier qui peut
émettre un ou plusieurs spectres continus de particules bêta d’énergies maximales différentes
3.7
énergie bêta moyenne
E
mean
énergie moyenne en fluence du spectre de particules bêta à la distance d’étalonnage, à une profondeur
de tissu de 0,07 mm dans un fantôme tissu ICRU 4-éléments
3.8
courant parasite
Ι
p
courant négatif produit par des particules bêta arrêtées dans la partie collectrice de l’électrode de
collection et diffusant vers cette électrode et vers le fil reliant celle-ci au connecteur de l’électromètre
3.9
fantôme
artefact conçu pour simuler les propriétés de diffusion du corps humain ou de parties du corps humain
telles que les extrémités
Note 1 à l'article: Un fantôme peut être utilisé pour la définition d’une grandeur et être constitué d’un matériau
artificiel, par exemple le tissu ICRU, ou être utilisé pour l’étalonnage et être constitué, dans ce cas, d’un matériau
physiquement existant. Pour de plus amples informations, voir l’ISO 29661:2012, 6.6.2.
Note 2 à l'article: En principe, il convient d’utiliser un fantôme-plaque ISO rempli d’eau, un fantôme-rondin ISO,
un fantôme-cylindre ISO rempli d’eau ou un fantôme-colonne ISO; voir l’ISO 29661. Pour les besoins du
présent document, cependant, une plaque en polyméthacrylate de méthyle (PMMA) de section transversale
de (20 × 20) cm minimum et d’une épaisseur d’au moins 2 cm est suffisante pour simuler les propriétés de
rétrodiffusion du tronc du corps humain, alors que des substituts de tissus, tel le polyéthylène téréphtalate (PET),
sont suffisants pour simuler les propriétés d’atténuation des tissus humains (voir 6.2).
[SOURCE: ISO 29661:2012, 3.1.22, modifié — Les expressions «être dans un matériau artificiel» et
«être dans un matériau physiquement existant» ont été remplacées par «être constitué d’un matériau
artificiel» et par «être constitué, dans ce cas, d’un matériau physiquement existant» dans la Note 1 à
l’article (ne concerne que la version française). La Note 2 à l’article a été ajoutée.]
3.10
point de référence de la chambre à extrapolation
point auquel se réfère la mesure de la distance de la source de rayonnement à la chambre, pour une
orientation donnée, c’est-à-dire le centre de la surface arrière de l’électrode haute tension de la chambre
3.11
dose absorbée de référence
D
R
équivalent de dose individuel, H (0,07), dans un fantôme (3.9)-plaque de tissu ICRU, le fantôme (3.9)
p
étant orienté de sorte que la normale à sa surface coïncide avec la direction (moyenne) du rayonnement
incident
[4]
Note 1 à l'article: L’équivalent de dose individuel, H (0,07), est défini dans le rapport ICRU 51 . Pour les besoins
p
du présent document, cette définition est étendue à un fantôme-plaque.
Note 2 à l'article: Il est considéré que le matériau constituant la partie arrière de la chambre à extrapolation
utilisé pour le mesurage du champ de rayonnement bêta approxime avec une exactitude suffisante le fantôme-
[7][8]
plaque .
Note 3 à l'article: H (0,07) est obtenu en multipliant la dose absorbée dans les tissus à une profondeur
p
−1
de 0,07 mm, D (0,07) = D , par le coefficient de conversion 1 Sv Gy , voir l’ISO 6980-3:2022, 5.2.2.2 [Formule (3)].
t R
3.12
dose absorbée de particules bêta de référence
D
Rβ
dose absorbée de référence, D (3.11), à une profondeur de 0,07 mm, due uniquement à des particules
R
bêta
Note 1 à l'article: En première approximation, le rapport D /D est donné par le facteur de correction du
Rβ R
rayonnement de freinage k (voir C.3).
br
3.13
équivalence aux tissus
propriété d’un matériau qui s’apparente aux propriétés d’atténuation et de diffusion de rayonnement
d’un tissu ICRU
Note 1 à l'article: Voir l’Annexe A de l’ISO 6980-1; davantage d’exemples de matériaux équivalents aux tissus sont
donnés dans le rapport ICRU 44.
Note 2 à l'article: Des informations supplémentaires sont données en 6.2.
3.14
fonction de transmission
T (ρ ·d ; α)
m m m
rapport de la dose absorbée, D (ρ ·d ; α), dans un milieu m à une masse surfacique, ρ ·d , et à un
m m m m m
angle d’incidence de rayonnement, α, à la dose absorbée, D (0; 0°), à la surface d’un fantôme (3.9)
m
3.15
fonction de transmission dans le tissu
T (ρ ·d ; α)
t t t
rapport de la dose absorbée, D (ρ ·d ; α), dans le tissu ICRU à une masse surfacique, ρ ·d , et à un angle
t t t t t
d’incidence de rayonnement, α, à la dose absorbée, D (0; 0°), à la surface d’un fantôme (3.9)-plaque en
t
matériau tissu ICRU
3.16
point zéro
lecture de l’indicateur de profondeur de la chambre à extrapolation qui correspond à une profondeur de
chambre nulle, ou distance interélectrodes nulle
4 Symboles et abréviations; conditions de référence et conditions normales
d’essai
Une liste de symboles et d’abréviations est donnée dans le Tableau 1.
Tableau 1 — Symboles et abréviations
Symbole Signification
a surface effective de l’électrode de collection de la chambre à extrapolation
BG Bragg-Gray
C capacité de condensateur de contre-réaction externe
C capacité de la chambre à extrapolation
k
c coefficient de sensibilité
i
d épaisseur de l’absorbeur devant la chambre à extrapolation
abs
d profondeur dans un milieu m
m
d profondeur dans le tissu ICRU
t
m
d épaisseur équivalente de tissu d’un milieu m
t
d profondeur de référence de 0,07 mm ou de 3 mm dans le tissu
D (d ) dose absorbée à une profondeur d dans un milieu m
m m m
D dose absorbée de référence
R
D dose absorbée de particules bêta de référence
Rβ
dose moyennée par unité de volume dans un détecteur d’épaisseur v, de masse volumique ρ ,
Dd(),,vr
m
mm
à une profondeur d
m
E énergie des particules (énergie des photons ou énergie cinétique des électrons)
E constante dans la formule de correction de la saturation
E énergie (cinétique) bêta maximale d’un spectre de particules bêta
max
e charge d’un électron
f coefficients utilisés pour le calcul de k
i pe
H (d) équivalent de dose individuel à une profondeur d dans le tissu ICRU
p
H′(d;Ω) équivalent de dose directionnel à une profondeur d, sur un rayon de direction Ω
I courant d’ionisation
I courant de fuite, non induit par une pré-irradiation de la chambre
L
I courant d’ionisation provoqué par un rayonnement de freinage
br
I courant parasite
p
I courant mesuré sous polarité positive de la tension de collection
+
I courant mesuré sous polarité négative de la tension de collection
−
ICRU Commission internationale des unités et mesures radiologiques
ISO Organisation internationale de normalisation
TTabableleaauu 1 1 ((ssuuiitte)e)
Symbole Signification
k produit des facteurs de correction de la chambre à extrapolation qui varient pendant la réa-
lisation des mesures de tracé de la courbe d’extrapolation
k′ produit des facteurs de correction de la chambre à extrapolation qui sont constants pendant
la réalisation des mesures de tracé de la courbe d’extrapolation
k facteur de correction des variations d’atténuation et de diffusion des particules bêta entre
abs
la source et le volume de collection, ainsi qu’à l’intérieur du volume de collection, dues à des
variations par rapport aux conditions de référence, et des différences de la fenêtre d’entrée
par rapport à une épaisseur équivalente de tissu de 0,07 mm
k facteur de correction des variations de masse volumique de l’air dans le volume de collection
ad
par rapport aux conditions de référence
k facteur de correction de la différence de rétrodiffusion entre le tissu et le matériau de l’élec-
ba
trode de collection et l’anneau de garde
k facteur de correction d’effet du rayonnement de freinage émanant de la source de particules bêta
br
k facteur de correction de la décroissance radioactive de la source de particules bêta
de
k facteur de correction de l’attraction électrostatique de la fenêtre d’entrée due à la tension de
el
collection
k
facteur de correction de l’effet de l’humidité de l’air dans le volume de collection sur W
hu
k facteur de correction de l’inhomogénéité du débit de dose absorbée à l’intérieur du volume
ih
de collection
k facteur de correction des effets d’interface entre l’air du volume de collection et la fenêtre
in
d’entrée ainsi que l’électrode de collection adjacentes
k facteur de correction de la perturbation de la densité de flux de particules bêta par les parois
pe
latérales de la chambre à extrapolation
k facteur de correction de la modification de la distance source-chambre après la mise en place
ph
d’absorbeurs devant la chambre (pour augmenter la profondeur dans le fantôme)
k facteur de correction du rapport des pouvoirs d’arrêt dans le tissu et dans l’air pour utilisation
SA
de la théorie de Spencer-Attix à la place de la théorie de Bragg-Gray
k facteur de correction des pertes de collection d’ions dues à la recombinaison ionique
sat
k facteur de correction de la variation du rapport des pouvoirs d’arrêt à différentes profondeurs
Sta
dans le fantôme
profondeur de la chambre à extrapolation, c’est-à-dire la couche d’air entre l’électrode de
collection et la fenêtre d’entrée
ordonnée à l’origine de la courbe d’extrapolation avec l’axe de profondeur de la chambre
m masse de l’air dans le volume de collection d’une chambre à extrapolation
a
p pression atmosphérique ambiante
PMMA polyméthacrylate de méthyle
PET polyéthylène téréphtalate
PTFE polytétrafluoroéthylene
q densité d’ionisation mesurée
m
(S/ρ) pouvoir d’arrêt massique électronique dans un milieu m
el,m
SA Spencer-Attix
s rapport des pouvoirs d’arrêt massiques électroniques dans le tissu ICRU et dans l’air
t,a
T température de l’air ambiant
T paramètres des fonctions de transmission
i
T (ρ ·d ; α) fonction de transmission D (ρ ·d ; α)/D (0; 0°) dans un milieu m
m m m m m m m
Tt(ρ ·d ; α) fonction de transmission D (ρ ·d ; α)/D (0; 0°) dans le tissu
t t t t t t
t durée d’intégration pour une mesure de courant
t instant auquel une mesure est réalisée
m
TTabableleaauu 1 1 ((ssuuiitte)e)
Symbole Signification
t instant de référence auquel les mesures sont corrigées pour tenir compte de la décroissance
radioactive
t période d’un radio-isotope
1/2
U valeur absolue de la tension de collection dans la chambre à extrapolation
U , U tensions initiale et finale appliquées au condensateur de contre-réaction chargé par le courant
1 2
de la chambre à extrapolation
v épaisseur de fenêtre d’un détecteur
énergie moyenne requise pour produire une paire d’ions dans l’air dans les conditions de
W
référence
x diamètre de la surface géométrique de l’électrode de collection
c
x largeur de la couche d’isolant entre l’électrode de collection et l’électrode de garde
g
y distance de la source au point de référence du détecteur
z distance à l’axe du faisceau, perpendiculairement à cet axe
numéro atomique effectif du milieu m
Z
m
α angle compris entre la direction de l’axe du faisceau et la normale à la surface du fantôme
Γ constante dans la formule du facteur de correction de saturation
ε constante diélectrique de l’air
a
η facteur d’échelle d’atténuation des particules bêta d’un milieu m à un milieu m
m1,m2 1 2
ρ masse volumique de l’air dans les conditions ambiantes
a
ρ masse volumique de l’air dans les conditions de référence
a0
ρ masse volumique du milieu m
m
ρ masse volumique du tissu ICRU
t
σ écart-type
τ contribution du rayonnement de freinage à la dose, c’est-à-dire τ = 1-k
br br br
Φ distribution spectrale de la fluence des particules bêta
E
Les conditions de référence et les conditions normales d’essai sont indiquées à l’Annexe A. Tous les
étalonnages et mesurages doivent être effectués dans les conditions normales d’essai, conformément
aux Tableaux A.1 et A.2.
5 Étalonnage et traçabilité des champs de rayonnement de référence
Le débit de dose absorbée de référence d’un champ de rayonnement établi pour un étalonnage
conformément au présent document doit être traçable par rapport à un étalon national reconnu. Ce
lien d’étalonnage est obtenu en utilisant un étalon de transfert. Ce dernier peut être une source
radioactive ou un instrument étalon de transfert approuvé. L’étalonnage du champ est valable, stricto
sensu, uniquement au moment de l’étalonnage. Il doit être ensuite déduit, par exemple, à partir de la
connaissance de la période et de la composition isotopique de la source radioactive.
La technique de mesure utilisée par un laboratoire d’étalonnage pour étalonner un appareil de mesure
de particules bêta doit également être approuvée conformément aux réglementations nationales si elles
existent. Un instrument du même type ou de type similaire à celui qui est étalonné en routine par le
laboratoire d’étalonnage doit être étalonné à la fois par un laboratoire de référence, reconnu par un
organisme ou une institution d’accréditation national, le cas échéant, et par le laboratoire d’étalonnage.
Ces mesures doivent être réalisées par chaque laboratoire au moyen de ses propres méthodes
d’étalonnage approuvées. Pour démontrer qu’une traçabilité adéquate a été obtenue, il convient que le
laboratoire d’étalonnage obtienne le même facteur d’étalonnage, dans des limites convenues, que celui
obtenu par le laboratoire de référence. L’utilisation par le laboratoire d’étalonnage de sources et de
porte-sources normalisés qui ont été étalonnés dans un laboratoire national de référence est suffisante
pour garantir la traçabilité par rapport à l’étalon national.
Il convient que la fréquence d’étalonnage d’un champ soit telle qu’il existe un degré de confiance
raisonnable que sa valeur n’excède pas les limites de sa spécification entre des étalonnages successifs.
Il convient de réaliser l’étalonnage de l’instrument de transfert approuvé en laboratoire ainsi que la
vérification des techniques de mesure utilisées par le laboratoire d’étalonnage au moins tous les
cinq ans ou chaque fois que des modifications significatives sont apportées dans l’environnement du
laboratoire, ou selon les prescriptions des réglementations nationales.
6 Principes généraux relatifs à l’étalonnage de champs de particules bêta émises
par des radionucléides
6.1 Généralités
Les mesures de la dose due au rayonnement bêta pour le suivi de zone et individuel sont souvent
difficiles en raison de leur non-uniformité marquée au niveau de la peau et de leur variation en fonction
de la profondeur. Pour mesurer correctement le débit de dose absorbée en un point d’un fantôme
dans un champ de particules bêta, il est nécessaire de disposer d’un très petit détecteur ayant des
caractéristiques d’absorption et de diffusion très similaires à celles du milieu constitutif du fantôme.
Dans la mesure où il n’existe pas de détecteur idéal, un compromis doit être trouvé entre la taille
du détecteur et la composition du fantôme. Les concepts de «facteur d’échelle» et de «fonction de
transmission» aident à réaliser ces compromis.
6.2 Changement d’échelle pour la déduction des épaisseurs équivalentes de différents
matériaux
[9]
Les facteurs d’échelle ont été développés par Cross pour établir le lien entre la dose absorbée d’un
matériau à celle d’un autre. Ces facteurs sont fondés sur l’observation selon laquelle, pour des sources
de particules bêta d’énergies relativement élevées, les distributions de dose dans différents milieux ont
la même forme et ne diffèrent que par un facteur d’échelle, que Cross nomme «η». Utilisé à l’origine
pour la comparaison des courbes d’atténuation de rayons bêta dans différents milieux, où η , le
m,a
facteur d’échelle du milieu m à l’air, était déterminé à partir des rapports d’atténuation mesurés, le
concept a été étendu de sorte que, pour une source plane d’étendue latérale infinie, qu’il s’agisse d’un
faisceau isotopique ou parallèle, la dose absorbée à une masse surfacique ρ ·d dans un milieu m
m1 m1 1
est liée à la dose absorbée dans le milieu m à la même masse surfacique ρ ·d , mais ramenée à
2 m2 m2
l’échelle η ·ρ ·d par:
m1,m2 m2 m2
Ddρη⋅ =⋅Ddηρ⋅⋅ =⋅ηηD ⋅ρ ⋅d (1)
() () ()
m1 m1 m1 m1,m2m2m1,m2 m2 m2 m1,m2m2m1,m2 mm1 m1
à condition que
ρρ⋅=dd⋅ (2)
m1 m1 m2 m2
η est défini comme le facteur d’échelle du milieu m au milieu m . Il convient de noter que les
m1,m2 1 2
facteurs d’échelle sont des rapports, de sorte que η = 1/η et η = η ·η .
m1,m2 m2,m1 m1,m3 m1,m2 m2,m3
Il convient d’avertir l’utilisateur du fait que ce concept n’a été démontré que pour des matériaux de
numéro atomique Z ou de numéro atomique effectif, Z , inférieur à 18. Les valeurs de η calculées
m m,t
pour différents matériaux par rapport au tissu sont présentées dans le Tableau 2. Les données du
[5]
Tableau A.2 du rapport ICRU 56 ont été multipliées par η .
t,w
Soit m un tissu et m un milieu m; la Formule (1) se réduit à:
2 1
Dd()ρη⋅ =⋅Dd()ηρ⋅⋅ (3)
mm mm,t tm,t mm
En considérant une autre profondeur, d′ , dans le milieu m, une formule similaire est obtenue:
m
Ddρη⋅ ''=⋅Ddηρ⋅⋅ (4)
() ()
mm mm,t tm,t mm
Le rapport de la dose absorbée à une profondeur arbitraire à la dose absorbée à la surface, (d′ = 0),
m
est défini comme la fonction de transmission. Ainsi, en effectuant cette substitution et en divisant
la Formule (3) par la Formule (4), la formule suivante est obtenue:
Dd()ηρ⋅⋅
Dd()ρ ⋅
tm,t mm
mm m
Tdρ ⋅ = = (5)
()
mm m
D ()00D ()
m t
ou
Tdρη⋅ =⋅Tdρ ⋅ (6)
() ()
mm mt m,tm m
La transmission, à travers une couche de tissu d’épaisseur η ·ρ ·d , dans le tissu est égale
m,t m m
à la transmission, à travers une couche de milieu d’épaisseur ρ ·d , dans un milieu m. Ainsi,
m m
l’épaisseur ρ ·d est dite équivalente au tissu d’une épaisseur de η ·ρ ·d puisque les transmissions
m m m,t m m
m
sont égales. L’épaisseur équivalente de tissu d peut être définie comme suit:
t
m −1
dd=⋅ηρ ⋅⋅ρ (7)
t m,tm mt
En général, la dose et les fonctions de transmission sont fonction à la fois de la profondeur et de l’angle
d’incidence dans un milieu. Quand ils sont exprimés comme ci-dessus, sans aucune indication d’angle,
la valeur de l’angle doit être considérée égale à 0°. Des matériaux présentant une équivalence aux tissus
sont indiqués dans l’ISO 6980-1:2022, Annexe A.
6.3 Caractérisation du champ de rayonnement en termes de pénétrabilité
La fonction de transmission dans le tissu, T (ρ ·d; α), est un paramètre important du champ de
t t
rayonnement bêta de référence. En raison de l’épaisseur finie de tous les détecteurs utilisés pour
mesurer le débit de dose absorbée, le champ de rayonnement doit être caractérisé en termes de
pénétrabilité avant de pouvoir être étalonné correctement. Étant donné que la fluence énergétique
des particules bêta dans un champ varie à mesure de leur pénétration dans le milieu, la dose relative
en fonction de la profondeur dans un milieu doit être déterminée au moyen d’un détecteur insensible
aux variations de fluence énergétique. C’est pourquoi la fonction dose-profondeur doit être déterminée
au moyen d’une chambre d’ionisation remplie d’air équipée d’une fenêtre mince (2 mm maximum).
Une méthode recommandée de détermination avec la chambre à extrapolation est indiquée dans les
Références [10][11]. Les fonctions dose-profondeur sont ensuite utilisées pour construire les fonctions
[11][12][13][14]
de transmission, dont des exemples sont illustrés dans les Figures 1 et 2 . Les fonctions
de transmission établies, conjointement avec les épaisseurs équivalentes aux tissus calculées (voir
descriptions ci-dessus), peuvent être utilisées pour déterminer les corrections à apporter au débit de
dose absorbée mesuré pour tenir compte d’une profondeur différente de 0,07 mm dans le fantôme (par
exemple, 3 mm), ainsi que de la taille finie du détecteur et de la non-équivalence au milieu du matériau
du détecteur. Elles peuvent également être utilisées pour rendre compte des variations du débit de
dose absorbée au point de référence résultant des variations de la masse volumique de l’air entre la
source et le point de référence, ainsi que de l’atténuation dans un matériau différent des tissus devant le
détecteur. Des informations supplémentaires sont données ci-après (voir Article 7).
Pour les détecteurs à fenêtre épaisse, il faut tenir compte du fait que le débit de dose absorbée est
moyenné sur le volume d’un détecteur. Compte non tenu des variations du débit de dose absorbée dans
le plan transversal à la direction normale du champ, le débit de dose absorbée moyen d’un détecteur
caractérisé par une fenêtre d’épaisseur v et une masse volumique de l’air ρ, dont la surface avant est
située à une profondeur d dans un fantôme de masse volumique unitaire ρ , est donné par:
t
ρρ⋅+dv⋅ ρρ⋅+dv⋅
t t
D ()δδ⋅d DT()0 ⋅ ()δ ⋅⋅dδ
mm
∫∫
ρ ⋅d ρ ⋅d
t t
Dd(),,v ρ = = =DT()0,⋅ ()dv,ρ (8)
m m
ρ⋅v ρ⋅v
où Td ,,v ρ est la fonction de transmission moyennée sur le volume du détecteur. Pour les détecteurs
()
à fenêtre épaisse (v > 0,1 mm), cet effet peut être compensé en décalant le point de référence vers la
source.
7 Modes opératoires d’étalonnage avec une chambre à extrapolation
7.1 Généralités
La chambre à extrapolation est un appareil de mesure primaire permettant de déterminer le débit
de dose dans des champs de particules bêta. Il s’agit d’une chambre d’ionisation à plaques parallèles
qui comprend des éléments permettant d’obtenir un volume variable d’ionisation par déplacement de
[15]
l’une des plaques vers l’autre plaque. Un modèle type , comprenant une fenêtre d’entrée fixe et une
électrode de collection mobile, est illustré à la Figure 3. La fenêtre d’entrée sert également d’électrode
haute tension; elle est constituée d’une feuille très mince de plastique conducteur. La fenêtre doit être
suffisamment mince pour ne pas atténuer excessivement le rayonnement bêta, mais suffisamment
solide pour ne pas être déformée sous l’effet de l’attraction exercée par l’électrode de collection reliée
à la terre. Les appareils disponibles dans le commerce sont désormais couramment équipés de feuilles
–2
en PET carbonisé de masse surfacique d’environ 0,7 mg⋅cm . L’électrode de collection est maintenue au
potentiel de terre et définit l’aire de la section droite du volume de collection de la chambre d’ionisation.
Elle doit être constituée d’un matériau conducteur ou être pourvue d’un revêtement conducteur; elle
doit être entourée par une zone de garde et isolée électriquement vis-à-vis de celle-ci. Cette isolation
doit être suffisamment mince pour ne pas perturber les lignes de champ électrique à l’intérieur de la
chambre, celles-ci étant, dans l’idéal, uniformes et en tout point perpendiculaires aux deux électrodes.
L’électrode de collection du modèle illustré à la Figure 3 est en polyméthacrylate de méthyle (PMMA);
elle est revêtue d’une mince couche de matériau conducteur qui comporte une étroite rainure, laquelle
délimite la zone de collection. L’appareil doit être équipé d’un dispositif permettant de déterminer avec
exactitude les modifications incrémentales de la distance interélectrodes, ci-après appelée «profondeur
de chambre»; il est généralement fait usage d’un micromètre fixé au piston qui entraîne l’électrode de
collection. Une source d’alimentation à courant continu bipolaire et à tension variable est utilisée pour
appliquer la haute tension à la fenêtre d’entrée, l’électrode de collection étant reliée à la terre; et un
électromètre à faible bruit est utilisé pour mesurer le courant collecté par l’électrode de collection.
L’Annexe B fournit des informations détaillées sur le mesurage du courant d’ionisation.
7.2 Détermination du débit de dose absorbée de référence de particules bêta
Le débit de dose absorbée dans les tissus lié à des particules bêta, mesuré avec une chambre à
extrapolation, est dérivé de la relation générale suivante:
W ΔΙ
D =⋅s ⋅ (9)
Rtβ ,a
e Δm
a
BG
où ΔI est l’incrément du courant d’ionisation et Δm est l’incrément de la masse d’air dans le volume
a
de collection dans les conditions de Bragg-Gray (BG). Malheureusement, le mesurage des champs de
rayonnement bêta de référence n’est généralement pas effectué dans les conditions de Bragg-Gray;
pour surmonter cette difficulté, diverses corrections sont appliquées et le débit de dose absorbée de
référence de particules bêta est évalué comme suit:
W /es⋅
()
d
0 t,a
D = {}kk⋅⋅' Ι () (10)
Rβ
ρ ⋅a d
a0 =0
où
est le quotient de l’énergie moyenne requise pour produire une paire d’ions
We/
()
dans l’air dans des conditions de référence (voir Annexe A) et de la charge
–1[6]
élémentaire e, qui a une valeur recommandée de (33,88 ± 0,12) J·C
(l’utilisation de cette valeur dans des conditions normales d’essai, sans
correction, est admise);
NOTE Cette valeur est obtenue en multipliant la valeur recommandée pour
–1
l'air sec, 33,97 J·C , par un facteur de correction de l'humidité de 0,997 à
une humidité relative de 65 %.
ρ est la masse volumique de l’air dans les conditions de référence de tempéra-
a0
ture, de pression et d’humidité relative (voir Annexe A);
a est la surface effective de l’électrode de collection;
d est la valeur limite de la pente de la fonction représentant le courant corrigé
kk⋅⋅' Ι
{}()
en fonction de la profondeur de chambre ;
d
=0
s est le rapport des pouvoirs d’arrêt massiques électroniques moyens dans le
t,a
tissu et dans l’air;
k′ est le produit des facteurs de correction qui sont indépendants de la profon-
deur de chambre;
k est le produit des facteurs de correction qui varient en fonction de la pro-
fondeur de chambre.
Les différents facteurs de correction sont décrits dans les Tableaux 2 et 3; les méthodes permettant de
les déterminer sont données à l’Annexe C. Les méthodes de détermination de la valeur limite de la pente
à = 0 (appelée «pente limite» dans la suite de cette norme) sont indiquées en B.10. La grandeur s est
t,a
donnée par:
E
max
()Φ ⋅()SE/ρ ⋅d
E
tel,t
∫
s = (11)
t,a
E
max
Φ ⋅ SE/ρ ⋅d
() ()
E
∫ tel,a
où (Φ ) est le spectre d’électrons (fluence différentielle en énergie des électrons) au point de référence
E t
de la chambre à extrapolation, (S/ρ) est le pouvoir d’arrêt massique électronique pour un électron
el,t
d’énergie cinétique E dans un matériau équivalent au tissu et (S/ρ) est la grandeur correspondante
el,a
pour l’air. Il est supposé que des électrons secondaires (rayons delta) déposent leur énergie à l’endroit
où ils sont générés, de sorte qu’ils ne contribuent pas à la fluence des électrons. La limite supérieure des
intégrales est donnée par l’énergie bêta maximale, E , des particules bêta dans le spectre de fluence
max
et la limite inférieure correspond à la plus faible énergie dans le spectre, indiquée ici par un zéro. En
principe, ce spectre inclut également des électrons mis en mouvement par des photons du rayonnement
de freinage mais ils sont généralement d’importance négligeable.
[15]
Les valeurs de s ont été calculées au moyen de la Formule (11) pour plusieurs radio-isotopes
t,a
émetteurs de particules bêta, en s’appuyant sur l’hypothèse idéale selon laquelle les particules bêta
[6][16]
dissipent continuellement leur énergie. Des mesur
...
Questions, Comments and Discussion
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