Determination of the characteristic limits (decision threshold, detection limit and limits of the confidence interval) for measurements of ionizing radiation — Fundamentals and application

ISO 11929:2010 specifies a procedure, in the field of ionizing radiation metrology, for the calculation of the "decision threshold", the "detection limit" and the "limits of the confidence interval" for a non-negative ionizing radiation measurand, when counting measurements with preselection of time or counts are carried out, and the measurand results from a gross count rate and a background count rate as well as from further quantities on the basis of a model of the evaluation. In particular, the measurand can be the net count rate as the difference of the gross count rate and the background count rate, or the net activity of a sample. It can also be influenced by calibration of the measuring system, by sample treatment and by other factors.

Détermination des limites caractéristiques (seuil de décision, limite de détection et extrémités de l'intervalle de confiance) pour mesurages de rayonnements ionisants — Principes fondamentaux et applications

L'ISO 11929:2010 spécifie une procédure, dans le domaine de la métrologie des rayonnements ionisants, permettant de calculer le «seuil de décision», la «limite de détection» et les «extrémités de l'intervalle de confiance» d'un mesurande non négatif caractéristique d'un rayonnement ionisant, lorsque des mesurages par comptage avec présélection de temps ou du nombre d'impulsions sont réalisés, et que le mesurande résulte d'un taux de comptage brut et d'un taux de comptage du bruit de fond ainsi que de grandeurs supplémentaires sur la base d'un modèle d'évaluation. En particulier, le mesurande peut être le taux de comptage net défini comme étant la différence du taux de comptage brut et du taux de comptage du bruit de fond, ou l'activité nette d'un échantillon. Il peut également être influencé par l'étalonnage du système de mesure, par le traitement de l'échantillon et par d'autres facteurs.

General Information

Status
Withdrawn
Publication Date
23-Feb-2010
Withdrawal Date
23-Feb-2010
Current Stage
9599 - Withdrawal of International Standard
Start Date
13-Feb-2019
Completion Date
08-Nov-2025
Ref Project

Relations

Standard
ISO 11929:2010 - Determination of the characteristic limits (decision threshold, detection limit and limits of the confidence interval) for measurements of ionizing radiation -- Fundamentals and application
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ISO 11929:2010 - Détermination des limites caractéristiques (seuil de décision, limite de détection et extrémités de l'intervalle de confiance) pour mesurages de rayonnements ionisants -- Principes fondamentaux et applications
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Standards Content (Sample)


INTERNATIONAL ISO
STANDARD 11929
First edition
2010-03-01
Determination of the characteristic limits
(decision threshold, detection limit and
limits of the confidence interval) for
measurements of ionizing radiation —
Fundamentals and application
Détermination des limites caractéristiques (seuil de décision, limite de
détection et extrémités de l'intervalle de confiance) pour mesurages de
rayonnements ionisants — Principes fondamentaux et applications

Reference number
©
ISO 2010
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Published in Switzerland
ii © ISO 2010 – All rights reserved

Contents Page
Foreword .iv
Introduction.v
1 Scope.1
2 Normative references.1
3 Terms and definitions .2
4 Quantities and symbols.4
5 Fundamentals .5
5.1 General aspects concerning the measurand.5
5.2 Model .6
5.3 Calculation of the standard uncertainty as a function of the measurand .8
6 Characteristic limits and assessments .10
6.1 Specifications .10
6.2 Decision threshold .10
6.3 Detection limit.10
6.4 Limits of the confidence interval .12
6.5 Assessment of a measurement result.13
6.6 Assessment of a measurement procedure.14
7 Documentation .15
Annex A (informative) Overview of the general procedure .16
Annex B (normative) Various applications .18
Annex C (normative) Applications to counting spectrometric measurements.25
Annex D (informative) Application examples.37
Annex E (informative) Distribution function of the standardized normal distribution .49
Annex F (informative) Explanatory notes .51
Bibliography.59

Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards bodies
(ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out through ISO
technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical committee has been
established has the right to be represented on that committee. International organizations, governmental and
non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. ISO collaborates closely with the
International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, Part 2.
The main task of technical committees is to prepare International Standards. Draft International Standards
adopted by the technical committees are circulated to the member bodies for voting. Publication as an
International Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting a vote.
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of patent
rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
ISO 11929 was prepared by Technical Committee ISO/TC 85, Nuclear energy, Subcommittee SC 2, Radiation
protection.
This first edition of ISO 11929 cancels and replaces ISO 11929-1:2000, ISO 11929-2:2000, ISO 11929-3:2000,
ISO 11929-4:2001, ISO 11929-5:2005, ISO 11929-6:2005, ISO 11929-7:2005 and ISO 11929-8:2005, which
have been technically revised, specifically with reference to the type of statistical treatment of the data.
iv © ISO 2010 – All rights reserved

Introduction
The limits to be provided according to this International Standard by means of statistical tests and specified
probabilities allow detection possibilities to be assessed for a measurand and for the physical effect quantified
by this measurand as follows:
⎯ the “decision threshold” gives a decision on whether or not the physical effect quantified by the
measurand is present;
⎯ the “detection limit” indicates the smallest true value of the measurand which can still be detected with the
applied measurement procedure; this gives a decision on whether or not the measurement procedure
satisfies the requirements and is therefore suitable for the intended measurement purpose;
⎯ the “limits of the confidence interval” enclose, in the case of the physical effect recognized as present, a
confidence interval containing the true value of the measurand with a specified probability.
Hereinafter, the limits mentioned are jointly called “characteristic limits”.
Since measurement uncertainty plays an important part in this International Standard, the evaluation of
measurements and the treatment of measurement uncertainties are carried out by means of the general
procedures according to ISO/IEC Guide 98-3; see also References [1, 2]. This enables the strict separation of
the evaluation of the measurements, on the one hand (Clause 5), and the provision and calculation of the
characteristic limits, on the other hand (Clause 6). This International Standard is based on Bayesian statistics
according to References [6 to 19], such that uncertain quantities and influences, which do not behave
randomly in measurements repeated several times or in counting measurements, can also be taken into
account.
Equations are provided for the calculation of the characteristic limits of an ionizing radiation measurand via the
“standard measurement uncertainty” of the measurand (hereinafter “standard uncertainty”). The standard
uncertainties of the measurement, as well as those of sample treatment, calibration of the measuring system
and other influences are taken into account. However, the latter standard uncertainties are assumed to be
known from previous investigations.

INTERNATIONAL STANDARD ISO 11929:2010(E)

Determination of the characteristic limits (decision threshold,
detection limit and limits of the confidence interval) for
measurements of ionizing radiation — Fundamentals and
application
1 Scope
This International Standard specifies a procedure, in the field of ionizing radiation metrology, for the
calculation of the “decision threshold”, the “detection limit” and the “limits of the confidence interval” for a non-
negative ionizing radiation measurand, when counting measurements with preselection of time or counts are
carried out, and the measurand results from a gross count rate and a background count rate as well as from
further quantities on the basis of a model of the evaluation. In particular, the measurand can be the net count
rate as the difference of the gross count rate and the background count rate, or the net activity of a sample. It
can also be influenced by calibration of the measuring system, by sample treatment and by other factors.
This International Standard also applies, in the same way to:
⎯ counting measurements on moving objects (see B.2);
⎯ measurements with linear-scale analogue count rate measuring instruments (hereinafter called
ratemeters, see B.3);
⎯ repeated counting measurements with random influences (see B.4);
⎯ counting measurements on filters during accumulation of radioactive material (see B.5);
⎯ counting spectrometric multi-channel measurements, if particular lines in the spectrum are to be
considered and no adjustment calculations, for instance, an unfolding, have to be carried out (see C.2 to
C.4);
⎯ counting spectrometric multi-channel measurements if evaluated by unfolding methods (see C.5), in
particular, alpha- and gamma-spectrometric measurements (see C.5.5 and C.5.6, respectively).
This International Standard also applies analogously to other measurements of any kind if the same model of
[18]
the evaluation is involved. In this sense, it is also applicable to measurements with albedo dosimeters .
[21]
Further practical examples can be found in other International Standards, for example ISO 18589 ,
[22] [23] [24] [25] [26] [27] [28]
ISO 9696 , ISO 9697 , ISO 9698 , ISO 9699 , ISO 10703 , ISO 7503 and ISO 28218 .
2 Normative references
The following referenced documents are indispensable for the application of this document. For dated
references, only the edition cited applies. For undated references, the latest edition of the referenced
document (including any amendments) applies.
ISO 31-0, Quantities and units — Part 0: General principles
ISO 31-9, Quantities and units — Part 9: Atomic and nuclear physics
ISO/IEC Guide 98-3:2008, Uncertainty of measurement — Part 3: Guide to the expression of uncertainty in
measurement (GUM:1995)
ISO/IEC Guide 99:2007, International vocabulary of metrology — Basic and general concepts and associated
terms (VIM)
ISO 3534-1, Statistics — Vocabulary and symbols — Part 1: General statistical terms and terms used in
probability
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 31-0, ISO 31-9, ISO/IEC Guide 98-3,
ISO/IEC Guide 99 and ISO 3534-1 and the following apply.
3.1
measurement procedure
set of operations, described specifically, used in the performance of particular measurements according to a
given method
[ISO/IEC Guide 99:2007, 2.6]
3.2
measurand
particular quantity subject to measurement
[ISO/IEC Guide 99:2007, 2.3]
NOTE In this International Standard, a measurand is non-negative and quantifies a nuclear radiation effect. The
effect is not present if the true value of the measurand is zero. An example of a measurand is the intensity of an energy
line in a spectrum above the background in a spectrometric measurement.
3.3
result of a measurement
value attributed to a measurand, obtained by measurement
[ISO/IEC Guide 99:2007, 2.9]
3.4
uncertainty of measurement
uncertainty
non-negative parameter, which characterizes the dispersion of the values which could reasonably be
attributed to the measurand
[ISO/IEC Guide 99:2007, 2.26]
See also ISO/IEC Guide 98-3.
NOTE The uncertainty of a measurement derived according to ISO/IEC Guide 98-3 comprises, in general, many
components. Some of these components can be evaluated from the statistical distribution of the results of series of
measurements and can be characterized by experimental standard deviations. The other components, which can also be
characterized by standard deviations, are evaluated from assumed or known probability distributions based on experience
and other information.
3.5
model of evaluation
set of mathematical relationships between all measured and other quantities involved in the evaluation of
measurements
NOTE The model o
...


NORME ISO
INTERNATIONALE 11929
Première édition
2010-03-01
Détermination des limites
caractéristiques (seuil de décision, limite
de détection et extrémités de l'intervalle
de confiance) pour mesurages de
rayonnements ionisants — Principes
fondamentaux et applications
Determination of the characteristic limits (decision threshold, detection
limit and limits of the confidence interval) for measurements of ionizing
radiation — Fundamentals and application

Numéro de référence
©
ISO 2010
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l'exploitation de ce fichier par les comités membres de l'ISO. Dans le cas peu probable où surviendrait un problème d'utilisation,
veuillez en informer le Secrétariat central à l'adresse donnée ci-dessous.

DOCUMENT PROTÉGÉ PAR COPYRIGHT

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Tel. + 41 22 749 01 11
Fax + 41 22 749 09 47
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Publié en Suisse
ii © ISO 2010 – Tous droits réservés

Sommaire Page
Avant-propos .iv
Introduction.v
1 Domaine d'application .1
2 Références normatives.2
3 Termes et définitions .2
4 Grandeurs et symboles.4
5 Principes essentiels.6
5.1 Aspects généraux concernant le mesurande.6
5.2 Modèle .6
5.3 Calcul de l'incertitude-type comme fonction du mesurande.8
6 Limites et évaluations caractéristiques .10
6.1 Spécifications .10
6.2 Seuil de décision .10
6.3 Limite de détection.10
6.4 Extrémités de l'intervalle de confiance .12
6.5 Évaluation du résultat de mesurage.13
6.6 Évaluation de la procédure de mesure .14
7 Documentation .15
Annexe A (informative) Vue d'ensemble de la procédure générale.16
Annexe B (normative) Applications diverses .18
Annexe C (normative) Applications à des mesures par comptage spectrométriques.25
Annexe D (informative) Exemples d'application.38
Annexe E (informative) Fonction de distribution de la distribution normale type.50
Annexe F (informative) Notes explicatives.52
Bibliographie.60

Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes nationaux de
normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est en général confiée
aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit de faire partie du
comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non
gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux. L'ISO collabore étroitement avec
la Commission électrotechnique internationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les Normes internationales sont rédigées conformément aux règles données dans les Directives ISO/CEI,
Partie 2.
La tâche principale des comités techniques est d'élaborer les Normes internationales. Les projets de Normes
internationales adoptés par les comités techniques sont soumis aux comités membres pour vote. Leur
publication comme Normes internationales requiert l'approbation de 75 % au moins des comités membres
votants.
L'attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable de ne
pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence.
L'ISO 11929 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 85, Énergie nucléaire, sous-comité SC 2,
Radioprotection.
Cette première édition de l'ISO 11929 annule et remplace l'ISO 11929-1:2000, l'ISO 11929-2:2000,
l'ISO 11929-3:2000, l'ISO 11929-4:2001, l'ISO 11929-5:2005, l'ISO 11929-6:2005, l'ISO 11929-7:2005 et
l'ISO 11929-8:2005, qui ont fait l'objet d'une révision technique, en particulier en ce qui concerne le type de
traitement statistique des données.
iv © ISO 2010 – Tous droits réservés

Introduction
Les limites spécifiées dans la présente Norme internationale, censées être fournies au moyen de tests
statistiques et de probabilités spécifiées, permettent d'évaluer les possibilités de détection d'un mesurande
ainsi que l'effet physique quantifié par ce mesurande, comme suit:
⎯ le «seuil de décision» permet de décider si l'effet physique quantifié par le mesurande est présent ou
non;
⎯ la «limite de détection» indique la plus petite valeur vraie du mesurande qui peut encore être détectée par
la procédure de mesurage utilisée; cela permet de décider si la procédure satisfait ou non aux exigences
et si elle est donc adaptée à l'objectif de mesurage prévu;
⎯ les «extrémités de l'intervalle de confiance» comprennent, si l'effet physique est reconnu comme présent,
un intervalle de confiance comprenant la valeur vraie du mesurande avec une probabilité spécifiée.
Les limites mentionnées ci-dessus sont appelées conjointement «limites caractéristiques».
Comme l'incertitude de mesure joue un rôle important dans la présente Norme internationale, l'évaluation des
mesurages et le traitement des incertitudes associées sont réalisés au moyen de procédures générales
conformément au Guide ISO/CEI 98-3; voir également les Références [1, 2]. Cela permet d'établir une
séparation stricte entre l'évaluation des mesurages d'une part (Article 5) et la mise en place et le calcul des
limites caractéristiques d'autre part (Article 6). La présente Norme internationale est basée sur les méthodes
statistiques Bayesiennes, conformément aux Références [6 à 19], afin de pouvoir tenir également compte de
grandeurs incertaines et d'influences qui ne se comportent pas de manière aléatoire lors de mesurages
répétés plusieurs fois ou lors de mesurages par comptage.
Des équations sont fournies pour calculer les limites caractéristiques d'un mesurande des rayonnements
ionisants via «l'incertitude-type de mesure» du mesurande (appelée ci-après «incertitude-type»). Les
incertitudes-types de mesure, ainsi que celles du traitement de l'échantillon, de l'étalonnage du système de
mesure et autres influences, sont prises en compte. Toutefois, ces dernières incertitudes-types sont
supposées être connues grâce à des recherches antérieures.

NORME INTERNATIONALE ISO 11929:2010(F)

Détermination des limites caractéristiques (seuil de décision,
limite de détection et extrémités de l'intervalle de confiance)
pour mesurages de rayonnements ionisants — Principes
fondamentaux et applications
1 Domaine d'application
La présente Norme internationale spécifie une procédure, dans le domaine de la métrologie des
rayonnements ionisants, permettant de calculer le «seuil de décision», la «limite de détection» et les
«extrémités de l'intervalle de confiance» d'un mesurande non négatif caractéristique d'un rayonnement
ionisant, lorsque des mesurages par comptage avec présélection de temps ou du nombre d'impulsions sont
réalisés, et que le mesurande résulte d'un taux de comptage brut et d'un taux de comptage du bruit de fond
ainsi que de grandeurs supplémentaires sur la base d'un modèle d'évaluation. En particulier, le mesurande
peut être le taux de comptage net défini comme étant la différence du taux de comptage brut et du taux de
comptage du bruit de fond, ou l'activité nette d'un échantillon. Il peut également être influencé par l'étalonnage
du système de mesure, par le traitement de l'échantillon et par d'autres facteurs.
La présente Norme internationale s'applique également, de la même manière, à:
⎯ des mesurages par comptage d'objets en mouvement (voir B.2);
⎯ des mesurages réalisés avec des appareils de mesure analogiques de taux de comptage à échelle
linéaire (ci-après appelés ictomètres, voir B.3);
⎯ des mesurages par comptage répétés avec des influences aléatoires (voir B.4);
⎯ des mesurages par comptage sur filtres pendant l'accumulation de matériaux radioactifs (voir B.5);
⎯ des mesurages par comptage spectrométriques multicanal, lorsque des raies particulières du spectre
doivent être prises en considération et si aucun calcul d'ajustement, par exemple la déconvolution, ne
doit être effectué (voir C.2 à C.4);
⎯ des mesurages par comptage spectrométriques multicanal, en cas d'évaluation par des méthodes de
déconvolution (voir C.5), en particulier les mesurages spectrométriques alpha et gamma (voir
respectivement C.5.5 et C.5.6).
La présente Norme internationale s'applique également de manière analogue à d'autres mesurages de tout
type, lorsque le même modèle d'évaluation est concerné. Dans ce sens, elle est également applicable aux
[18]
mesurages réalisés avec des dosimètres albédo . D'autres exemples pratiques sont disponibles dans
[21] [22] [23] [24]
d'autres Normes internationales, par exemple l'ISO 18589 , l'ISO 9696 , l'ISO 9697 , l'ISO 9698 ,
[25] [26] [27] [28]
l'ISO 9699 , l'ISO 10703 , l'ISO 7503 et l'ISO 28218 .
2 Références normatives
Les documents de référence suivants sont indispensables pour l'application du présent document. Pour les
références datées, seule l'édition citée s'applique. Pour les références non datées, la dernière édition du
document de référence s'applique (y compris les éventuels amendements).
ISO 31-0, Grandeurs et unités — Partie 0: Principes généraux
ISO 31-9, Grandeurs et unités — Partie 9: Physique atomique et nucléaire
Guide ISO/CEI 98-3:2008, Incertitude de mesure — Partie 3: Guide pour l'expression de l'incertitude de
mesure (GUM:1995)
Guide ISO/CEI 99:2007, Vocabulaire international de métrologie — Concepts fondamentaux et généraux et
termes associés (VIM)
ISO 3534-1, Statistique — Vocabulaire et symboles — Partie 1: Termes statistiques généraux et termes
utilisés en calcul des probabilités
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions donnés dans l'ISO 31-0, l'ISO 31-9,
le Guide ISO/CEI 98-3, le Guide ISO/CEI 99 et l'ISO 3534-1 ainsi que les suivants s'appliquent.
3.1
procédure de mesure
description détaillée d'un mesurage conformément à un ou plusieurs principes de mesure et à une méthode
de mesure donnée, fondée sur un modèle de mesure et incluant tout calcul destiné à obtenir un résultat de
mesure
[Guide ISO/CEI 99:2007, 2.6]
3.2
mesurande
grandeur que l'on veut mesurer
[Guide ISO/CEI 99:2007, 2.3]
NOTE Dans la présente Norme internationale, un mesurande est non négatif et quantifie un effet de rayonnements
nucléaires. Cet effet n'est pas présent si la valeur vraie du mesurande est zéro. Un exemple de mesurande est l'intensité
de la raie d'un s
...

Questions, Comments and Discussion

Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.