ISO 20785-2:2011
(Main)Dosimetry for exposures to cosmic radiation in civilian aircraft - Part 2: Characterization of instrument response
Dosimetry for exposures to cosmic radiation in civilian aircraft - Part 2: Characterization of instrument response
ISO 20785-1:2011 specifies methods and procedures for characterizing the responses of devices used for the determination of ambient dose equivalent for the evaluation of exposure to cosmic radiation in civilian aircraft. The methods and procedures are intended to be understood as minimum requirements.
Dosimétrie de l'exposition au rayonnement cosmique dans l'aviation civile — Partie 2: Caractérisation de la réponse des instruments
La présente partie de l'ISO 20785 spécifie les méthodes et les modes opératoires permettant de caractériser les réponses des dispositifs utilisés pour déterminer l'équivalent de dose ambiant en vue de l'évaluation de l'exposition au rayonnement cosmique à bord d'un avion civil. Les méthodes et les modes opératoires doivent être considérés comme des exigences minimales.
General Information
Relations
Frequently Asked Questions
ISO 20785-2:2011 is a standard published by the International Organization for Standardization (ISO). Its full title is "Dosimetry for exposures to cosmic radiation in civilian aircraft - Part 2: Characterization of instrument response". This standard covers: ISO 20785-1:2011 specifies methods and procedures for characterizing the responses of devices used for the determination of ambient dose equivalent for the evaluation of exposure to cosmic radiation in civilian aircraft. The methods and procedures are intended to be understood as minimum requirements.
ISO 20785-1:2011 specifies methods and procedures for characterizing the responses of devices used for the determination of ambient dose equivalent for the evaluation of exposure to cosmic radiation in civilian aircraft. The methods and procedures are intended to be understood as minimum requirements.
ISO 20785-2:2011 is classified under the following ICS (International Classification for Standards) categories: 13.280 - Radiation protection; 49.020 - Aircraft and space vehicles in general. The ICS classification helps identify the subject area and facilitates finding related standards.
ISO 20785-2:2011 has the following relationships with other standards: It is inter standard links to ISO 20785-2:2020. Understanding these relationships helps ensure you are using the most current and applicable version of the standard.
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Standards Content (Sample)
INTERNATIONAL ISO
STANDARD 20785-2
First edition
2011-06-01
Dosimetry for exposures to cosmic
radiation in civilian aircraft —
Part 2:
Characterization of instrument response
Dosimétrie de l'exposition au rayonnement cosmique dans l'aviation
civile —
Partie 2: Caractérisation de la réponse des instruments
Reference number
©
ISO 2011
© ISO 2011
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Published in Switzerland
ii © ISO 2011 – All rights reserved
Contents Page
Foreword .iv
Introduction.v
1 Scope.1
2 Normative references.1
3 Terms and definitions .2
3.1 General terms .2
3.2 Terms related to quantities and units .7
3.3 Terms related to the atmospheric radiation field.11
4 General considerations.12
4.1 The cosmic radiation field in the atmosphere.12
4.2 General considerations for the dosimetry of the cosmic radiation field in aircraft and
requirements for the characterization of instrument response .14
4.3 General considerations for measurements at aviation altitudes .15
5 Calibration fields and procedures .16
5.1 General considerations.16
5.2 Characterization of an instrument .18
5.3 Instrument-related software .21
6 Uncertainties.22
7 Remarks on performance tests.22
Annex A (informative) Representative particle fluence energy distributions for the cosmic
radiation field at flight altitudes for solar minimum and maximum conditions and for
minimum and maximum vertical cut-off rigidity .23
Annex B (informative) Radiation fields recommended for use in calibrations.25
Annex C (informative) Comparison measurements .29
Annex D (informative) Charged-particle irradiation facilities.31
Bibliography.32
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 20785-2 was prepared by Technical Committee ISO/TC 85, Nuclear energy, nuclear technologies, and
radiological protection, Subcommittee SC 2, Radiological protection.
ISO 20785 consists of the following parts, under the general title Dosimetry for exposures to cosmic radiation
in civilian aircraft:
⎯ Part 1: Conceptual basis for measurements
⎯ Part 2: Characterization of instrument response
A Part 3 dealing with measurements at aviation altitudes is in preparation.
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Introduction
Aircraft crews are exposed to elevated levels of cosmic radiation of galactic and solar origin and secondary
radiation produced in the atmosphere, the aircraft structure and its contents. Following recommendations of
[1] [2]
the International Commission on Radiological Protection in Publication 60 , confirmed by Publication 103 ,
[3]
the European Union (EU) introduced a revised Basic Safety Standards Directive which included exposure to
natural sources of ionizing radiation, including cosmic radiation, as occupational exposure. The Directive
requires account to be taken of the exposure of aircraft crew liable to receive more than 1 mSv per year. It
then identifies the following four protection measures: (i) to assess the exposure of the crew concerned; (ii) to
take into account the assessed exposure when organizing working schedules with a view to reducing the
doses of highly exposed crew; (iii) to inform the workers concerned of the health risks their work involves; and
(iv) to apply the same special protection during pregnancy to female crew in respect of the “child to be born”
as to other female workers. The EU Council Directive has already been incorporated into laws and regulations
of EU member states and is being included in the aviation safety standards and procedures of the Joint
Aviation Authorities and the European Air Safety Agency. Other countries, such as Canada and Japan, have
issued advisories to their airline industries to manage aircraft crew exposure.
For regulatory and legislative purposes, the radiation protection quantities of interest are equivalent dose (to
the foetus) and effective dose. The cosmic radiation exposure of the body is essentially uniform, and the
maternal abdomen provides no effective shielding to the foetus. As a result, the magnitude of equivalent dose
to the foetus can be put equal to that of the effective dose received by the mother. Doses on board aircraft are
generally predictable, and events comparable to unplanned exposure in other radiological workplaces cannot
normally occur (with the rare exceptions of extremely intense and energetic solar particle events). Personal
dosemeters for routine use are not considered necessary. The preferred approach for the assessment of
doses of aircraft crew, where necessary, is to calculate directly the effective dose per unit time, as a function
of geographic location, altitude and solar cycle phase, and to combine these values with flight and staff roster
information to obtain estimates of effective doses for individuals. This approach is supported by guidance from
[4]
the European Commission and the ICRP in Publication 75 .
The role of calculations in this procedure is unique in routine radiation protection, and it is widely accepted that
[5]
the calculated doses should be validated by measurement . Effective dose is not directly measurable. The
operational quantity of interest is the ambient dose equivalent, H*(10). In order to validate the assessed doses
obtained in terms of effective dose, calculations can be made of ambient dose equivalent rates or route doses
in terms of ambient dose equivalent, and values of this quantity determined by measurements traceable to
national standards. The validation of calculations of ambient dose equivalent for a particular calculation
method may be taken as a validation of the calculation of effective dose by the same computer code, but this
step in the process might need to be confirmed. The alternative is to establish, a priori, that the operational
quantity ambient dose equivalent is a good estimator of effective dose and equivalent dose to the foetus for
the radiation fields being considered, in the same way that the use of the operational quantity personal dose
equivalent is justified for the estimation of effective dose for radiation workers.
The radiation field in aircraft at altitude is complex, with many types of ionizing radiation present, with energies
ranging up to many GeV. The determination of ambient dose equivalent for such a complex radiation field is
difficult. In many cases, the methods used for the determination of ambient dose equivalent in aircraft are
similar to those used at high-energy accelerators in research laboratories. Therefore, it is possible to
recommend dosimetric methods and methods for the calibration of dosimetric devices, as well as the
techniques for maintaining the traceability of dosimetric measurements to national standards. Dosimetric
measurements made to evaluate ambient dose equivalent need to be performed using accurate and reliable
methods that ensure the quality of readings provided to workers and regulatory authorities. The purpose of
this part of ISO 20785 is to specify procedures for the determination of the responses of instruments in
different reference radiation fields, as a basis for proper characterization of instruments used for the
determination of ambient dose equivalent in aircraft at altitude.
Requirements for the determination and recording of the cosmic radiation exposure of aircraft crew have been
introduced into the national legislation of EU member states and other countries. Harmonization of methods
used for determining ambient dose equivalent and for calibrating instruments is desirable to ensure the
compatibility of measurements performed with such instruments.
This part of ISO 20785 is intended for the use of primary and secondary calibration laboratories for ionizing
radiation, by radiation protection personnel employed by governmental agencies, and by industrial
corporations concerned with the determination of ambient dose equivalent for aircraft crew.
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 20785-2:2011(E)
Dosimetry for exposures to cosmic radiation in civilian
aircraft —
Part 2:
Characterization of instrument response
1 Scope
This part of ISO 20785 specifies methods and procedures for characterizing the responses of devices used for
the determination of ambient dose equivalent for the evaluation of exposure to cosmic radiation in civilian
aircraft. The methods and procedures are intended to be understood as minimum requirements.
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/IEC Guide 98-1, Uncertainty of measurement — Part 1: Introduction to the expression of uncertainty in
measurement
ISO/IEC Guide 98-3, Uncertainty of measurement — Part 3: Guide to the expression of uncertainty in
measurement (GUM:1995)
ISO 4037-1, X and gamma reference radiation for calibrating dosemeters and doserate meters and for
determining their response as a function of photon energy — Part 1: Radiation characteristics and production
methods
ISO 6980-1, Nuclear energy — Reference beta-particle radiation — Part 1: Methods of production
ISO 8529-1:2001, Reference neutron radiations — Part 1: Characteristics and methods of production
ISO 12789-1, Reference radiation fields — Simulated workplace neutron fields — Part 1: Characteristics and
methods of production
ISO 12789-2, Reference radiation fields — Simulated workplace neutron fields — Part 2: Calibration
fundamentals related to the basic quantities
ISO 20785-1, Dosimetry for exposures to cosmic radiation in civilian aircraft — Part 1: Conceptual basis for
measurements
ISO 29661, Reference radiation fields for radiation protection — Definitions and fundamental concepts
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the following terms and definitions apply.
3.1 General terms
3.1.1
angle of radiation incidence
α
angle between the direction of radiation incidence and the reference direction of the instrument
3.1.2
calibration
operation that, under specified conditions, establishes a relation between the conventional quantity, H , and
the indication, G
NOTE 1 A calibration can be expressed by a statement, calibration function, calibration diagram, calibration curve or
calibration table. In some cases, it can consist of an additive or multiplicative correction of the indication with associated
measurement uncertainty.
NOTE 2 It is important not to confuse calibration with adjustment of a measuring system, often mistakenly called
“self-calibration”, or with verification of calibration.
3.1.3
calibration coefficient
N
coeff
quotient of the conventional quantity value to be measured and the corrected indication of the instrument
NOTE 1 The calibration coefficient is equivalent to the calibration factor multiplied by the instrument constant.
NOTE 2 The reciprocal of the calibration coefficient, N , is the response.
coeff
NOTE 3 For the calibration of some instruments, e.g. ionization chambers, the instrument constant and the calibration
factor are not identified separately but are applied together as the calibration coefficient.
NOTE 4 It is necessary, in order to avoid confusion, to state the quantity to be measured, for example: the calibration
coefficient with respect to fluence, N , the calibration coefficient with respect to kerma, N , the calibration coefficient with
Φ K
respect to absorbed dose, N .
D
3.1.4
calibration conditions
conditions, within the range of standard test conditions, actually prevailing during the calibration
3.1.5
calibration factor
N
fact
factor by which the product of the corrected indication and the associated instrument constant of the
instrument is multiplied to obtain the conventional quantity value to be measured under reference conditions
NOTE 1 The calibration factor is dimensionless.
NOTE 2 The corrected indication is the indication of the instrument corrected for the effect of influence quantities,
where applicable.
NOTE 3 The value of the calibration factor can vary with the magnitude of the quantity to be measured. In such cases,
a detector assembly is said to have a non-constant response.
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3.1.6
measured quantity value
measured value of a quantity
measured value
M
quantity value representing a measurement result
NOTE 1 For a measurement involving replicate indications, each indication can be used to provide a corresponding
measured quantity value. This set of measured quantity values can be used to calculate a resulting measured quantity
value, such as an average or a median value, usually with a decreased associated measurement uncertainty.
NOTE 2 When the range of the true quantity values believed to represent the measurand is small compared with the
measurement uncertainty, a measured quantity value can be considered to be an estimate of an essentially unique true
quantity value and is often an average or a median of individual measured quantity values obtained through replicate
measurements.
NOTE 3 In the case where the range of the true quantity values believed to represent the measurand is not small
compared with the measurement uncertainty, a measured value is often an estimate of an average or a median of the set
of true quantity values.
NOTE 4 In ISO/IEC Guide 98-3:2008, the terms “result of measurement” and “estimate of the value of the measurand”
or just “estimate of the measurand” are used for “measured quantity value”.
3.1.7
conventional quantity value
conventional value of a quantity
conventional value
H
quantity value attributed by agreement to a quantity for a given purpose
NOTE 1 The term “conventional true quantity value” is sometimes used for this concept, but its use is discouraged.
NOTE 2 Sometimes, a conventional quantity value is an estimate of a true quantity value.
NOTE 3 A conventional quantity value is generally accepted as being associated with a suitably small measurement
uncertainty, which might be zero.
NOTE 4 In ISO 20785, the conventional quantity value is the best estimate of the value of the quantity to be measured,
determined by a primary or a secondary standard which is traceable to a primary standard.
3.1.8
correction factor
k
factor applied to the indication to correct for deviation of measurement conditions from reference conditions
NOTE If the correction of the effect of the deviation of an influence quantity requires a factor, the influence quantity is
of type F.
3.1.9
correction summand
G
S
summand applied to the indication to correct for the zero indication or the deviation of the measurement
conditions from the reference conditions
NOTE If the correction of the effect of the deviation of an influence quantity requires a summand, the influence
quantity is of type S.
3.1.10
indication
G
quantity value provided by a measuring instrument or a measuring system
NOTE 1 An indication can be presented in visual or acoustic form or can be transferred to another device. An indication
is often given by the position of a pointer on the display for analogue outputs, a displayed or printed number for digital
outputs, a code pattern for code outputs, or an assigned quantity value for material measures.
NOTE 2 An indication and a corresponding value of the quantity being measured are not necessarily values of
quantities of the same kind.
3.1.11
influence quantity
quantity that, in a direct measurement, does not affect the quantity that is actually measured, but affects the
relation between the indication and the measurement result
NOTE 1 An indirect measurement involves a combination of direct measurements, each of which may be affected by
influence quantities.
NOTE 2 In ISO/IEC Guide 98-3:2008, the concept “influence quantity” is defined as in ISO/IEC Guide 99:2007,
covering not only the quantities affecting the measuring system, as in the definition above, but also those quantities that
affect the quantities actually measured. Also, in ISO/IEC Guide 98-3, this concept is not restricted to direct measurements.
NOTE 3 The correction of the effect of the influence quantity can require a correction factor (for an influence quantity of
type F) and/or a correction summand (for an influence quantity of type S) to be applied to the indication of the detector
assembly, e.g. in the case of microphonic or electromagnetic disturbance.
EXAMPLE The indication given by an unsealed ionization chamber is influenced by the temperature and pressure of
the surrounding atmosphere. Although needed for determining the value of the dose, the measurement of these two
quantities is not the primary objective.
3.1.12
instrument constant
c
i
quantity value by which the indication of the instrument, G (or, if corrections or normalization were carried out,
G ), is multiplied to give the value of the measurand or of a quantity to be used to calculate the value of the
corr
measurand
NOTE If the instrument's indication is already expressed in the same units as the measurand, as is the case with
area dosemeters, for instance, the instrument constant, c, is dimensionless. In such cases, the calibration factor and the
i
calibration coefficient can be the same. Otherwise, if the indication of the instrument has to be converted to the same units
as the measurand, the instrument constant has a dimension.
3.1.13
measurand
quantity intended to be measured
3.1.14
point of test
point in the radiation field at which the conventional quantity value is known
NOTE The reference point of a detector assembly is placed at the point of test for calibration purposes or for the
determination of the response.
3.1.15
primary measurement standard
primary standard
measurement standard established using a primary reference measurement procedure or created as an
artifact, chosen by convention
NOTE A primary standard has the highest metrological quality in a given field.
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3.1.16
quantity value
number and reference together expressing the magnitude of a quantity
NOTE A quantity value is either a product of a number and a measurement unit (the unit “one” is generally not
indicated for quantities of dimension “one”) or a number and a reference to a measurement procedure.
3.1.17
reference conditions
conditions of use prescribed for testing the performance of a detector assembly or for comparing the results of
measurements
NOTE 1 The reference conditions represent the values of the set of influence quantities for which the calibration result
is valid without any correction.
NOTE 2 The value of the measurand can be chosen freely in agreement with the properties of the detector assembly to
be calibrated. The quantity to be measured is not an influence quantity but can influence the calibration result and the
response (see also Note 1).
3.1.18
reference direction
direction, in the coordinate system of the detector assembly, with respect to which the angle of the direction of
radiation incidence is measured in reference fields
NOTE At the angle of incidence of 0°, the reference direction of the detector assembly is parallel to the direction of
radiation incidence. At the angle of 180°, the reference direction of the detector assembly is anti-parallel to the direction of
radiation incidence.
3.1.19
reference orientation
orientation of the detector assembly for which the direction of the incident radiation coincides with the
reference direction of the detector assembly
3.1.20
reference point
point in the instrument that is placed at the point of test for calibration and test purposes
NOTE The distance of measurement is given by the distance between the radiation source and the reference point of
the detector assembly.
3.1.21
response
R
quotient of the indication, G, or the corrected indication, G , and the conventional quantity value to be
corr
measured
NOTE 1 To avoid confusion, it is necessary to specify which of the quotients given in the definition of the response
(that for the indication, G, or that for the corrected indication, G ) has been used. Furthermore, it is necessary, in order to
corr
avoid confusion, to state the quantity to be measured, for example the response with respect to fluence, R , the response
Φ
with respect to kerma, R or the response with respect to absorbed dose, R .
K D
NOTE 2 The reciprocal of the response under the specified conditions is equal to the calibration coefficient, N .
coeff
NOTE 3 The value of the response can vary with the magnitude of the quantity to be measured. In such cases, the
detector assembly's response is said to be non-constant.
NOTE 4 The response usually varies with the energy and direction distribution of the incident radiation. It is therefore
JJG
useful to consider the response as a function, R(E,Ω), of the radiation energy, E, and the direction, Ω , of the incident
monodirectional radiation. R(E) describes the “energy dependence” and R(Ω) the “angle dependence” of the response; for
JJG
the latter, Ω may be expressed by the angle, α, between the reference direction of the detector assembly and the
direction of an external monodirectional field.
3.1.22
secondary measurement standard
secondary standard
measurement standard established through calibration with respect to a primary measurement standard for a
quantity of the same kind
NOTE 1 Calibration can be carried out directly between a primary measurement standard and a secondary
measurement standard or it can involve an intermediate measuring system calibrated by the primary measurement
standard followed by assignment of a measurement result to the secondary measurement standard.
NOTE 2 A secondary standard can be variously represented, e.g. as a measuring device or a radionuclide source unit.
NOTE 3 The secondary standard can be used for calibrating a detector assembly and/or for determining its response.
The calibration of the secondary standard needs to be valid for the irradiation conditions used, e.g. energy, dose and/or
dose rate, and environmental conditions. The stability and reproducibility of the secondary standard has to be verified
periodically.
NOTE 4 The quantity value of the secondary standard is equated to the best estimate of the quantity, i.e. the
conventional quantity value.
3.1.23
standard test conditions
conditions represented by the range of values for the influence quantities under which a calibration or
determination of the response is carried out
NOTE Ideally, calibrations are carried out under reference conditions. As this is not always possible (e.g. for ambient
air pressure) or convenient (e.g. for ambient temperature), a (small) interval around the reference values can be
acceptable. If a calibration factor or response determined under standard conditions deviates significantly from the value
that would be obtained under reference conditions, a correction will normally be applied.
3.1.24
true quantity value
true value of a quantity
true value
quantity value consistent with the definition of a quantity
NOTE 1 In the error approach to describing a measurement, a true quantity value is considered unique and, in practice,
unknowable. The uncertainty approach is to recognize that, owing to the inherently incomplete amount of detail in the
definition of a quantity, there is not a single true quantity value but rather a set of true quantity values consistent with the
definition. However, this set of values is, in principle and in practice, unknowable. Other approaches dispense altogether
with the concept of a true quantity value and rely on the concept of metrological compatibility of measurement results for
assessing their validity.
NOTE 2 In the special case of a fundamental constant, the quantity is considered to have a single true quantity value.
NOTE 3 When the definitional uncertainty associated with the measurand is considered to be negligible compared to
the other components of the measurement uncertainty, the measurand can be considered to have an “essentially unique”
true quantity value. This is the approach taken by ISO/IEC Guide 98-3 and associated documents, in which the word “true”
is considered to be redundant.
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3.2 Terms related to quantities and units
[71]
Most of the definitions in this subclause have been adapted from ISO 80000-10:2009 and ICRU
[6] [7]
Reports 36 and 51 .
3.2.1
particle fluence
fluence
Φ
at a given point in space, the mean number, dN, of particles incident on a small spherical domain, divided by
the cross-sectional area, da, of that domain:
dN
Φ =
da
–2 –2
NOTE 1 The base unit of particle fluence is m ; a frequently used unit is cm .
NOTE 2 The energy distribution of the particle fluence, Φ , is the quotient dΦ by dE, where dΦ is the fluence of
E
particles of energy between E and E + dE. There is an analogous definition for the directional distribution, Φ , of the
Ω
particle fluence.
3.2.2
particle fluence rate
fluence rate
Φ
ddΦ N
Φ==
ddta⋅dt
where dΦ is the mean increment in the particle fluence, dΝ /da, during an infinitesimal time interval of duration
dt
–2 –1 –2 –1
NOTE The base unit of the particle fluence rate is m ⋅s ; a frequently used unit is cm ⋅s .
3.2.3
energy imparted
ε
for ionizing radiation in the matter in a given three-dimensional domain,
ε = ∑ε
i
where the energy deposit, ε, is the energy deposited in a single interaction, i, and is given by
i
ε = ε − ε + Q, where ε is the energy of the incident ionizing particle, excluding rest energy, ε is the
i in out in out
sum of the energies of all ionizing particles leaving the interaction, excluding rest energy, and Q is the change
in the rest energies of the nucleus and of all particles involved in the interaction
NOTE 1 Energy imparted is a stochastic quantity.
NOTE 2 The unit of energy imparted is J.
3.2.4
mean energy imparted
ε
for the matter in a given domain,
ε = R − R + ΣQ
in out
where R is the radiant energy of all those charged and uncharged ionizing particles that enter the domain,
in
R is the radiant energy of all those charged and uncharged ionizing particles that leave the domain and ΣQ
out
is the sum of all changes in the rest energies of nuclei and elementary particles that occur in that domain
NOTE 1 This quantity has the meaning of the expected value of the energy imparted.
NOTE 2 The unit of mean energy imparted is J.
3.2.5
specific energy imparted
specific energy
z
for any ionizing radiation,
ε
z =
m
where ε is the energy imparted to the irradiated matter and m is the mass of that matter.
NOTE 1 Specific energy imparted is a stochastic quantity.
NOTE 2 In the limit of a small domain, the mean specific energy imparted is equal to the absorbed dose.
NOTE 3 The specific energy imparted can be the result of one or more (energy-deposition) events.
–1
NOTE 4 The unit of specific energy is J⋅kg , with the special name gray (Gy).
3.2.6
absorbed dose
D
for any ionizing radiation,
dε
D =
dm
where dε is the mean energy imparted by the ionizing radiation to an element of irradiated matter of mass dm
NOTE 1 ε = D dm , where dm is the element of mass of the irradiated matter.
∫
NOTE 2 In the limit of a small domain, the mean specific energy imparted is equal to the absorbed dose.
–1
NOTE 3 The unit of absorbed dose is J⋅kg , with the special name gray (Gy).
3.2.7
kerma
K
for indirectly ionizing (uncharged) particles, the sum of the initial kinetic energies, dE , of all the charged
tr
ionizing particles liberated by uncharged ionizing particles in an element of matter, divided by the mass, dm, of
that element:
dE
tr
K =
dm
NOTE 1 The quantity dE includes the kinetic energy of the charged particles emitted in the decay of excited atoms or
tr
molecules or nuclei.
–1
NOTE 2 The unit of kerma is J⋅kg , with the special name gray (Gy).
8 © ISO 2011 – All rights reserved
3.2.8
unrestricted linear energy transfer
linear energy transfer
LET
L
∆
for an ionizing charged particle, the mean energy, dE , imparted locally to matter along a small path through
∆
the matter, minus the sum of the kinetic energies of all the electrons released with kinetic energies in excess
of ∆, divided by the length dl:
dE
∆
L =
∆
dl
NOTE 1 This quantity is not completely defined unless ∆, i.e. the maximum kinetic energy of secondary electrons
whose energy is considered to be “locally deposited”, is specified. ∆ may be expressed in eV.
NOTE 2 Linear energy transfer is often abbreviated to LET, but the subscript ∆ or its numerical value should be
appended to it.
–1 –1
NOTE 3 The base unit of linear energy transfer is J⋅m ; a frequently used unit is keV⋅µm .
NOTE 4 If no energy cut-off is imposed, the unrestricted linear energy transfer, L , is equal to the linear electronic
∞
stopping power, S , and may be denoted simply as L.
el
3.2.9
dose equivalent
H
at the point of interest in tissue,
H = D ⋅ Q
where D is the absorbed dose and Q is the quality factor at that point
NOTE 1 Q is determined by the unrestricted linear energy transfer, L (often denoted by L or LET), of charged particles
∞
passing through a small volume element (domain) at this point (the value of L is given for charged particles in water, not
∞
in tissue; the difference, however, is small). The dose equivalent at a point in tissue is then given by:
∞
H = QL()D dL
L
∫
L=0
where D (= dD/dL) is the distribution in terms of L of the absorbed dose at the point of interest.
L
[2]
NOTE 2 The relationship between Q and L is given in ICRP Publication 103 .
–1
NOTE 3 The unit of dose equivalent is J⋅kg , with the special name sievert (Sv).
3.2.10
lineal energy
y
quotient of ε by l , where ε is the energy imparted to the matter in a given volume by a single energy
s s
deposition event and l is the mean chord length in that volume:
ε
s
y =
l
–1 –1
NOTE The base unit of lineal energy is J⋅m ; a frequently used unit is keV⋅µm .
3.2.11
dose-mean lineal energy
y
D
∞
expectation value given by yy= d()y dy , where d(y) is the dose probability density of y
D
∫
NOTE 1 The dose probability density of y is given by d(y), where d(y) dz is the fraction of the absorbed dose delivered in
single events with lineal energy in the interval from y to y+dy.
NOTE 2 Both y and the distribution d(y) are independent of the absorbed dose and the dose rate.
D
3.2.12
ambient dose equivalent
H*(10)
dose equivalent, at a point in a radiation field, that would be produced by the corresponding expanded and
aligned field in the ICRU sphere at 10 mm depth on the radius opposing the direction of the aligned field
–1
NOTE The unit of ambient dose equivalent is J⋅kg , with the special name sievert (Sv).
3.2.13
particle fluence to ambient dose equivalent conversion coefficient
*
h
Φ
quotient of the particle ambient dose equivalent, H*(10), and the particle fluence, Φ:
H *(10)
*
h =
Φ
Φ
2 –1
NOTE The base unit of the particle fluence to ambient dose equivalent conversion coefficient is J⋅m ⋅kg , with the
2 2
special name Sv⋅m ; a frequently used unit is pSv⋅cm .
3.2.14
magnetic rigidity
r
momentum per charge (of a particle in a magnetic field), given by:
r = p/Ze
where p is the particle momentum, Z the number of charges on the particle and e the charge on the proton
–1
NOTE 1 The base unit of magnetic rigidity is the tesla metre (T⋅m) (= V⋅m ⋅s). A frequently used unit is V (or GV) in a
system of units where the values of the speed of light, c, and the charge on the proton, e, are both 1, and the magnetic
rigidity is given by pc/Ze.
NOTE 2 Magnetic rigidity characterizes charged-particle trajectories in magnetic fields. All particles having the same
magnetic rigidity will have identical trajectories in a magnetic field, independent of particle mass or charge.
3.2.15
geomagnetic cut-off rigidity
cut-off rigidity
r
c
minimum magnetic rigidity an incident particle can have and still penetrate the geomagnetic field to reach a
given location above the Earth
NOTE Geomagnetic cut-off rigidity depends on the angle of incidence. Often, vertical incidence is assumed.
10 © ISO 2011 – All rights reserved
3.2.16
vertical geomagnetic cut-off rigidity
vertical cut-off
cut-off
minimum magnetic rigidity a vertically incident particle can have and still reach a given location above the
Earth
3.3 Terms related to the atmospheric radiation field
3.3.1
cosmic radiation
cosmic rays
cosmic particles
ionizing radiation consisting of high-energy particles, primarily completely ionized atoms, of extra-terrestrial
origin and the particles they generate by interaction with the atmosphere and other matter
3.3.2
primary cosmic radiation
primary cosmic rays
cosmic radiation incident from space
3.3.3
secondary cosmic radiation
secondary cosmic rays
cosmogenic particles
particles which are created, directly or in a cascade of reactions, by primary cosmic radiation interacting with
the atmosphere or other matter
NOTE Important particles with respect to radiation protection and radiation measurements in aircraft are neutrons,
protons, photons, electrons, positrons, muons and, to a lesser extent, pions and nuclear ions heavier than protons.
3.3.4
galactic cosmic radiation
galactic cosmic rays
GCR
cosmic radiation originating outside the solar system
3.3.5
solar cosmic radiation
solar cosmic rays
solar particles
cosmic radiation originating from the sun
3.3.6
solar particle event
SPE
large fluence rate of energetic solar particles ejected into space by a solar eruption, or the sudden increase in
cosmic radiation observed when such particles arrive at the Earth
3.3.7
ground level enhancement
GLE
sudden increase in cosmic radiation observed on the ground by at least two neutron monitor stations
recording simultaneously a greater than 1 % increase in the five-minute-averaged count rate associated with
energetic solar particles
NOTE 1 A GLE is associated with a solar particle event having a high fluence rate of particles with high energy (greater
than 500 MeV).
NOTE 2 GLEs are rare, occurring on average about once per year.
3.3.8
solar modulation
change in the GCR field (outside the Earth's magnetosphere) caused by change in solar activity and
consequent change in the magnetic field of the heliosphere
3.3.9
solar cycle
period during which the solar activity varies, with successive maxima separated by an average interval of
about 11 years
NOTE 1 If the reversal of the sun's magnetic-field polarity in successive 11-year periods is taken into account, the
complete solar cycle can be considered to average some 22 years, the Hale cycle.
NOTE 2 The sunspot cycle as measured by the relative sunspot number, known as the Wolf number, has an
approximate length of 11 years, but this varies between about 7 and 17 years. An approximate 11-year cycle has been
found or suggested in geomagnetism, frequency of aurora, and other ionospheric characteristics. The u-index of
geomagnetic-intensity variation shows one of the strongest known correlations to solar activity.
3.3.10
relative sunspot number
measure of sunspot activity, computed from the expression k(10g + f), where f is the number of individual
spots, g the number of groups of spots and k a factor that varies with the observer's personal experience of
recognition and with observatory (location and instrumentation)
NOTE The relative sunspot number is also known as the Wolf number.
3.3.11
solar maximum
period of maximum solar activity during a solar cycle, usually defined in terms of the relative sunspot number
3.3.12
solar minimum
period of minimum solar activity during a solar cycle, usually defined in terms of the relative sunspot number
3.3.13
cosmic ray neutron monitor
ground level neutron monitor
GLNM
large detector used to measure the time-dependent relative fluence rate of high-energy cosmic radiation, in
particular the secondary neutrons generated in the atmosphere
NOTE 1 Protons, other hadrons and muons might also be detected.
NOTE 2 Installed worldwide at different locations and altitudes on the ground (and occasionally placed on ships or
aircraft), cosmic radiation neutron monitors are used for various cosmic radiation studies and to determine solar
modulation.
4 General considerations
4.1 The cosmic radiation field in the atmosphere
The primary galactic cosmic radiation (and energetic solar particles) interact with the atomic nuclei of
atmospheric constituents, producing a cascade of interactions and secondary reaction products that contribute
to cosmic radiation exposures that decrease in intensity with depth in the atmosphere from aviation altitudes
[8][9] 20
to sea level . Galactic cosmic radiation (GCR) can have energies up to 10 eV, but lower-energy particles
are the most frequent. After the GCR penetrates the magnetic field of the solar system, the peak of its energy
distribution is at a few hundred MeV to 1 GeV per nucleon, depending on solar magnetic activity, and the
–2,7 15
spectrum follows a power function of the form E eV up to 10 eV; above that energy, the spectrum
–3
steepens to E . The fluence rate of GCR entering the solar system is fairly constant with time, and these
energetic ions approach the Earth isotropically.
12 © ISO 2011 – All rights reserved
The magnetic fields of the Earth and sun alter the relative number of GCR protons and heavier ions reaching
the atmosphere. The GCR ion composition for low geomagnetic cut-off and low solar activity is approximately
90 % protons, 9 % He ions and 1 % heavier ions; at a vertical cut-off of 15 GV, the composition is
[10][11]
approximately 83 % protons, 15 % He ions and nearly 2 % heavier ions .
The changing components of ambient dose equivalent caused by the various secondary cosmic radiation
constituents in the atmosphere as a function of altitude are illustrated in Figure 1. At sea level, the muon
component is the most important contributor to ambient dose equivalent and effective dose. At aviation
altitudes, neutrons, electrons, positrons, protons, photons and muons are the most significant components. At
higher altitudes, nuclear ions heavier than protons start to contribute. Figures showing representative
normalized energy distributions of fluence rates of all the important particles at low and high cut-offs and
altitudes at solar minimum and maximum are shown in Annex A.
The Earth is also exposed to bursts of energetic protons and heavier particles from magnetic disturbances
near the surface of the sun and from ejection of large amounts of matter (coronal mass ejections — CMEs)
with, in some cases, acceleration by the CMEs and associated solar wind shock waves. The particles of these
solar particle events, or solar proton events (both abbreviated to SPE), are much lower in energy than GCR,
generally below 10
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 20785-2
Première édition
2011-06-01
Dosimétrie de l'exposition au
rayonnement cosmique dans l'aviation
civile —
Partie 2:
Caractérisation de la réponse des
instruments
Dosimetry for exposures to cosmic radiation in civilian aircraft —
Part 2: Characterization of instrument response
Numéro de référence
©
ISO 2011
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ii © ISO 2011 – Tous droits réservés
Sommaire Page
Avant-propos .iv
Introduction .v
1 Domaine d'application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions . 1
3.1 Termes généraux . 2
3.2 Termes apparentés aux grandeurs et aux unités . 7
3.3 Termes apparentés au champ de rayonnement atmosphérique .11
4 Considérations générales .13
4.1 Champ de rayonnement cosmique dans l’atmosphère .13
4.2 Aspects généraux à considérer pour la dosimétrie du champ de rayonnement
cosmique à bord d’un avion et exigences relatives à la caractérisation de la
réponse des instruments .14
4.3 Considérations générales concernant les mesurages aux altitudes de vol des avions .15
5 Champs et modes opératoires d’étalonnage .17
5.1 Considérations générales .17
5.2 Caractérisation d’un instrument.19
5.2.1 Détermination des caractéristiques dosimétriques d’un instrument.19
5.2.2 Champs de rayonnement de référence .21
5.2.3 Rayonnement diffusé .22
5.2.4 Effet des autres types de rayonnement .22
5.2.5 Exigences relatives à la caractérisation dans des conditions différentes
des conditions de référence .22
5.2.6 Utilisation de simulations numériques .23
5.3 Logiciels associés aux instruments .23
5.3.1 Modes opératoires de développement des logiciels .23
5.3.2 Essais logiciels .24
5.3.3 Analyse des données dans des feuilles de calcul .24
6 Incertitudes.24
7 Remarques concernant les essais de performances .24
Annexe A (informative) Distributions en énergie représentatives de la fluence de particules
pour le rayonnement cosmique à des altitudes de vol d’avion dans les conditions
de période d’activité solaire minimale et maximale et pour la coupure de rigidité
géomagnétique verticale minimale et maximale .25
Annexe B (informative) Champs de rayonnement recommandés pour les étalonnages .29
Annexe C (informative) Mesurages comparatifs .33
Annexe D (informative) Installations d’irradiation de particules chargées.35
Bibliographie .36
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 Normes internationales sont rédigées conformément aux règles données dans les Directives
ISO/IEC, 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.
Le comité chargé de l’élaboration du présent document est l’ISO/TC 85, Énergie nucléaire, technologies
nucléaires, et radioprotection, sous-comité SC 2, Radioprotection.
L’ISO 20785 comprend les parties suivantes, présentées sous le titre général Dosimétrie pour l’exposition
au rayonnement cosmique à bord d’un avion civil:
— Partie 1: Fondement théorique des mesurages
— Partie 2: Caractérisation de la réponse des instruments
Une Partie 3 traitant des mesurages à bord d’avions est en cours de préparation.
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Introduction
Le personnel navigant est exposé à des niveaux élevés de rayonnement cosmique d’origine galactique et
solaire, ainsi qu’au rayonnement secondaire produit dans l’atmosphère, dans la structure de l’avion et
son contenu. Suivant les recommandations de la Commission internationale de protection radiologique
[1] [2]
dans la Publication 60 , confirmées par la Publication 103 , l’Union européenne (UE) a établi la
[3]
révision d’une Directive relative aux normes de sécurité de base , classant parmi les expositions
professionnelles le cas de l’exposition aux sources naturelles de rayonnements ionisants, y compris le
rayonnement cosmique. Cette Directive exige de prendre en compte l’exposition du personnel navigant
susceptible de recevoir plus de 1 mSv par an. Elle identifie ensuite les quatre mesures de protection
suivantes: (i) évaluation de l’exposition du personnel concerné; (ii) prise en compte de l’exposition
évaluée lors de l’organisation des programmes de travail, en vue de réduire les doses du personnel
navigant fortement exposé; (iii) information aux travailleurs concernés sur les risques pour la santé que
leur travail implique; et (iv) application des mêmes règles de protection spécifiques en cas de grossesse
pour le personnel navigant féminin, eu égard à «l’enfant à naître», que pour tout autre travailleur
exposé de sexe féminin. La Directive du Conseil de l’UE a déjà été intégrée aux lois et réglementations
des États membres de l’UE ainsi que dans les normes et les modes opératoires de sécurité de l’aviation,
des autorités communes de l’aviation (Joint Aviation Authorities) et de l’Agence européenne pour la
sécurité aérienne (European Air Safety Agency). D’autres pays tels que le Canada et le Japon ont émis
des règles ou des recommandations à l’attention de leurs compagnies aériennes pour gérer la question
de l’exposition du personnel navigant.
Les grandeurs de protection concernées, dans un cadre réglementaire et législatif, sont la dose
équivalente (au fœtus) et la dose efficace. L’exposition de l’organisme au rayonnement cosmique est
globalement uniforme et l’abdomen maternel ne fournit aucune protection particulière au fœtus.
Ainsi, la dose équivalente au fœtus peut être considérée comme égale à la dose efficace reçue par la
mère. Les doses liées à l’exposition à bord des avions sont généralement prévisibles, et des événements
comparables à des expositions non prévues à d’autres postes de travail sous rayonnement ne peuvent
pas habituellement se produire (à l’exception rare des éruptions solaires extrêmement intenses
produisant des particules solaires très énergétiques). Le recours à des dosimètres individuels pour un
usage de routine n’est pas considéré comme nécessaire. L’approche préférée pour l’évaluation des doses
reçues par le personnel navigant, si nécessaire, consiste à calculer directement la dose efficace par
unité de temps, en fonction des coordonnées géographiques, de l’altitude et de la phase du cycle solaire,
et à combiner ces valeurs avec les informations concernant le vol et le tableau de service du personnel,
afin d’obtenir des estimations des doses efficaces pour les individus. Cette approche est recommandée
[4]
par la directive de la Commission européenne et la CIPR dans la Publication 75 .
Le rôle des calculs dans ce mode opératoire est unique par rapport aux méthodes d’évaluation
habituellement utilisées en radioprotection et il est largement admis qu’il convient de valider les doses
[5]
calculées par mesurage . La dose efficace n’est pas directement mesurable. La grandeur opérationnelle
utilisée est l’équivalent de dose ambiant, H*(10). Afin de valider les doses évaluées en termes de dose
efficace, il est possible de calculer les débits d’équivalent de dose ambiant ou les doses pendant le vol,
en termes d’équivalent de dose ambiant, ainsi que les valeurs de cette grandeur déterminées par des
mesurages traçables à des étalons nationaux. La validation des calculs de l’équivalent de dose ambiant
par une méthode de calcul particulière peut être considérée comme la validation du calcul de la
dose efficace par le même code de calcul, mais cette étape du processus d’évaluation peut nécessiter
d’être confirmée. La variante consiste à établir, a priori, que l’équivalent de dose ambiant constitue
un bon estimateur de la dose efficace et de la dose équivalente destinée au fœtus pour les champs
de rayonnements considérés, de la même façon que l’utilisation de l’équivalent de dose individuel est
justifiée pour l’estimation de la dose efficace des travailleurs sous rayonnement.
Le champ de rayonnement auquel est soumis un avion aux altitudes de vol est complexe, avec la présence
de nombreux types de rayonnements ionisants dont les énergies peuvent atteindre plusieurs GeV. Il est
difficile de déterminer l’équivalent de dose ambiant pour un champ de rayonnement si complexe. Dans
de nombreux cas, les méthodes employées pour déterminer l’équivalent de dose ambiant à bord d’un
avion sont semblables à celles utilisées auprès d’accélérateurs haute énergie dans les laboratoires de
recherche. Des méthodes dosimétriques et des méthodes d’étalonnage des dispositifs dosimétriques
peuvent par conséquent être recommandées, ainsi que les techniques permettant de conserver la
traçabilité des mesurages dosimétriques à des étalons nationaux. Les mesurages dosimétriques
effectués pour évaluer l’équivalent de dose ambiant doivent être réalisés à l’aide de méthodes précises
et fiables qui assurent la qualité des relevés fournis aux travailleurs et aux autorités de réglementation.
La présente partie de l’ISO 20785 a pour objectif de spécifier les modes opératoires permettant de
déterminer les réponses des instruments dans différents champs de rayonnement de référence,
lesquelles réponses serviront de base pour la caractérisation correcte des instruments utilisés pour
déterminer l’équivalent de dose ambiant à bord d’un avion aux altitudes de vol.
Les exigences relatives à la détermination et à l’enregistrement de l’exposition au rayonnement cosmique
du personnel navigant font partie intégrante de la législation nationale des États membres de l’UE et
d’autres pays. Il est souhaitable d’harmoniser les méthodes permettant de déterminer l’équivalent de
dose ambiant et d’étalonner les instruments utilisés afin de garantir la compatibilité des mesurages
effectués avec de tels instruments.
La présente partie de l’ISO 20785 est destinée à être utilisée par les laboratoires d’étalonnages
primaire et secondaire dans le domaine des rayonnements ionisants, par le personnel des services de
radioprotection employé par les organismes publics et par les entreprises industrielles, intéressées par
la détermination de l’équivalent de dose ambiant du personnel navigant.
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NORME INTERNATIONALE ISO 20785-2:2011(F)
Dosimétrie de l'exposition au rayonnement cosmique dans
l'aviation civile —
Partie 2:
Caractérisation de la réponse des instruments
1 Domaine d'application
La présente partie de l’ISO 20785 spécifie les méthodes et les modes opératoires permettant de
caractériser les réponses des dispositifs utilisés pour déterminer l’équivalent de dose ambiant en vue
de l’évaluation de l’exposition au rayonnement cosmique à bord d’un avion civil. Les méthodes et les
modes opératoires doivent être considérés comme des exigences minimales.
2 Références normatives
Les documents ci-après sont des références normatives indispensables à 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).
Guide ISO/IEC 98-1, Incertitude de mesure — Partie 1: Introduction à l’expression de l’incertitude de mesure
Guide ISO/IEC 98-3, Incertitude de mesure — Partie 3: Guide pour l’expression de l’incertitude de mesure
(GUM:1995)
ISO 4037-1, Rayonnement X et gamma de référence pour l’étalonnage des dosimètres et des débitmètres, et
pour la détermination de leur réponse en fonction de l’énergie des photons — Partie 1: Caractéristiques des
rayonnements et méthodes de production
ISO 6980-1, Énergie nucléaire — Rayonnements bêta de référence — Partie 1: Méthodes de production
ISO 8529-1:2001, Rayonnements neutroniques de référence — Partie 1: Caractéristiques et méthodes de
production
ISO 12789-1, Champs de rayonnement de référence — Champs de neutrons simulant ceux de postes de
travail — Partie 1: Caractéristiques et méthodes de production
ISO 12789-2, Champs de rayonnement de référence — Champs de neutrons simulant ceux de postes de
travail — Partie 2: Concepts d’étalonnage en relation avec les grandeurs fondamentales
ISO 20785-1, Dosimétrie pour l’exposition au rayonnement cosmique à bord d’un avion civil — Partie 1:
Fondement théorique des mesurages
ISO 29661, Champs de rayonnement de référence pour la radioprotection — Définitions et concepts
fondamentaux
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions suivants s’appliquent.
3.1 Termes généraux
3.1.1
angle d’incidence du rayonnement
α
angle entre la direction de l’incidence du rayonnement et la direction de référence de l’instrument
3.1.2
étalonnage
opération qui, dans des conditions spécifiées, établit une relation entre la grandeur conventionnelle, H ,
et l’indication, G
Note 1 à l'article: Un étalonnage peut être exprimé sous la forme d’un énoncé, d’une fonction d’étalonnage, d’un
diagramme d’étalonnage, d’une courbe d’étalonnage ou d’une table d’étalonnage. Dans certains cas, il peut
consister en une correction additive ou multiplicative de l’indication avec une incertitude de mesure associée.
Note 2 à l'article: Il est important de ne pas confondre l’étalonnage avec l’ajustage d’un système de mesure,
souvent appelé improprement «auto-étalonnage», ni avec la vérification de l’étalonnage.
3.1.3
coefficient d’étalonnage
N
coeff
quotient de la valeur conventionnelle d’une grandeur à mesurer et de l’indication corrigée de
l’instrument
Note 1 à l'article: Le coefficient d’étalonnage est équivalent au facteur d’étalonnage multiplié par la constante de
l’instrument.
Note 2 à l'article: L’inverse du coefficient d’étalonnage, N , est la réponse.
coeff
Note 3 à l'article: Pour l’étalonnage de quelques instruments, par exemple les chambres d’ionisation, la constante
de l’instrument et le facteur d’étalonnage ne sont pas identifiés séparément, mais sont appliqués ensemble en
tant que coefficient d’étalonnage.
Note 4 à l'article: Il est nécessaire, pour éviter toute confusion, d’indiquer la grandeur à mesurer, par exemple le
coefficient d’étalonnage en ce qui concerne la fluence, N , le coefficient d’étalonnage en ce qui concerne le kerma,
Φ
N , le coefficient d’étalonnage en ce qui concerne la dose absorbée, N .
K D
3.1.4
conditions d’étalonnage
conditions situées dans la gamme des conditions normales d’essai existant au cours de l’étalonnage
3.1.5
facteur d’étalonnage
N
fact
facteur par lequel le produit de l’indication corrigée et de la constante associée de l’instrument est
multiplié afin d’obtenir la valeur conventionnelle d’une grandeur à mesurer dans les conditions de
référence
Note 1 à l'article: Le facteur d’étalonnage n’a pas de dimension.
Note 2 à l'article: L’indication corrigée est l’indication de l’instrument corrigée en fonction de l’effet des grandeurs
d’influence, le cas échéant.
Note 3 à l'article: La valeur du facteur d’étalonnage peut varier selon l’expression quantitative de la grandeur à
mesurer. Dans de tels cas, on dit que l’ensemble de détecteur a une réponse non constante.
2 © ISO 2011 – Tous droits réservés
3.1.6
valeur de la grandeur mesurée
valeur mesurée
M
valeur d’une grandeur représentant un résultat de mesure
Note 1 à l'article: Pour un mesurage impliquant des indications répétées, chacune peut être utilisée pour
fournir une valeur mesurée correspondante. Cet ensemble de valeurs mesurées peut ensuite être utilisé pour
calculer une valeur mesurée résultante, telle qu’une valeur moyenne ou une valeur médiane, en général avec une
incertitude de mesure associée qui décroît.
Note 2 à l'article: Lorsque l’étendue des valeurs vraies considérées comme représentant le mesurande est petite
par rapport à l’incertitude de mesure, on peut considérer une valeur mesurée comme une estimation d’une
valeur vraie par essence unique, souvent sous la forme d’une moyenne ou d’une médiane de valeurs mesurées
individuelles obtenues par des mesurages répétés.
Note 3 à l'article: Lorsque l’étendue des valeurs vraies considérées comme représentant le mesurande n’est pas
petite par rapport à l’incertitude de mesure, une valeur mesurée est souvent une estimation d’une moyenne ou
d’une médiane de l’ensemble des valeurs vraies.
Note 4 à l'article: Dans le Guide ISO/IEC 98-3:2008, les termes «résultat de mesure» et «estimation de la valeur du
mesurande», ou simplement «estimation du mesurande», sont utilisés au sens de «valeur mesurée».
3.1.7
valeur conventionnelle
valeur conventionnelle d’une grandeur
H
valeur attribuée à une grandeur par un accord pour un usage donné
Note 1 à l'article: Le terme «valeur conventionnellement vraie» est quelquefois utilisé pour ce concept, mais son
utilisation est déconseillée.
Note 2 à l'article: Une valeur conventionnelle est quelquefois une estimation d’une valeur vraie.
Note 3 à l'article: Une valeur conventionnelle est généralement considérée comme associée à une incertitude de
mesure convenablement petite, qui peut être nulle.
Note 4 à l'article: Dans l’ISO 20785, la valeur conventionnelle est la meilleure estimation de la valeur de la grandeur
à mesurer, déterminée par un étalon primaire ou par un étalon secondaire traçable à un étalon primaire.
3.1.8
facteur de correction
k
facteur appliqué à une indication en vue de corriger l’écart existant entre les conditions de mesure et
les conditions de référence
Note 1 à l'article: Si la correction de l’effet de l’écart d’une grandeur d’influence exige un facteur, la grandeur
d’influence est de type F.
3.1.9
terme de correction
G
S
terme appliqué à une indication en vue de corriger l’indication nulle ou l’écart existant entre les
conditions de mesure et les conditions de référence
Note 1 à l'article: Si la correction de l’effet de l’écart d’une grandeur d’influence exige un terme, la grandeur
d’influence est de type S.
3.1.10
indication
G
valeur fournie par un instrument de mesure ou un système de mesure
Note 1 à l'article: Une indication peut être présentée sous forme visuelle ou acoustique, ou peut être transférée
à un autre dispositif. Elle est souvent donnée par la position d’un pointeur sur un affichage pour les sorties
analogiques, par un nombre affiché ou imprimé pour les sorties numériques, par une configuration codée pour
les sorties codées, ou par la valeur assignée pour les mesures matérialisées.
Note 2 à l'article: Une indication et la valeur de la quantité mesurée correspondante ne sont pas nécessairement
des valeurs de grandeurs de même nature.
3.1.11
grandeur d’influence
grandeur qui, lors d’un mesurage direct, n’a pas d’effet sur la grandeur effectivement mesurée, mais a
un effet sur la relation entre l’indication et le résultat de mesure
Note 1 à l'article: Un mesurage indirect implique une combinaison de mesurages directs, sur chacun desquels des
grandeurs d’influence peuvent avoir un effet.
Note 2 à l'article: Dans le Guide ISO/IEC 98-3:2008, le concept «grandeur d’influence» est défini comme dans le
Guide ISO/IEC 99:2007, de façon à comprendre non seulement les grandeurs qui ont un effet sur le système de
mesure, comme dans la définition ci-dessus, mais aussi celles qui ont un effet sur les grandeurs effectivement
mesurées. En outre, dans le Guide ISO/IEC 98-3, ce concept n’est pas limité aux mesurages directs.
Note 3 à l'article: La correction de l’effet de la grandeur d’influence peut exiger un facteur de correction (pour
une grandeur d’influence de type F) et/ou un terme de correction (pour une grandeur d’influence de type S) à
appliquer à l’indication de l’ensemble de détecteur, par exemple dans le cas de perturbations microphoniques ou
électromagnétiques.
EXEMPLE L’indication donnée par une chambre d’ionisation non scellée est influencée par la température
et la pression de l’atmosphère environnante. Bien qu’elles soient requises pour déterminer la valeur de la dose, le
mesurage de ces deux grandeurs n’est pas l’objectif principal.
3.1.12
constante de l’instrument
c
i
valeur par laquelle l’indication de l’instrument, G (ou, en cas de corrections ou de normalisation, G )
corr
est multipliée pour obtenir la valeur du mesurande ou d’une grandeur à utiliser pour calculer la valeur
du mesurande
Note 1 à l'article: Si l’indication de l’instrument est déjà exprimée dans les mêmes unités que le mesurande, comme
c’est le cas des dosimètres de zone, par exemple, la constante de l’instrument, c , n’a pas de dimension. Dans de
i
tels cas, le facteur d’étalonnage et le coefficient d’étalonnage peuvent être identiques. Sinon, si l’indication de
l’instrument doit être convertie dans les mêmes unités que le mesurande, la constante de l’instrument a une
dimension.
3.1.13
mesurande
grandeur que l’on veut mesurer
3.1.14
point de mesure
point du champ de rayonnement auquel la valeur conventionnelle d’une grandeur est connue
Note 1 à l'article: Le point de référence d’un ensemble de détecteur est placé au point de mesure à des fins
d’étalonnage ou pour la détermination de la réponse.
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3.1.15
étalon primaire
étalon établi à l’aide d’un mode opératoire de mesure primaire ou créé comme objet choisi par
convention
Note 1 à l'article: Un étalon primaire présente les plus hautes qualités métrologiques dans un domaine spécifié
de métrologie.
3.1.16
valeur d’une grandeur
ensemble d’un nombre et d’une référence constituant l’expression quantitative d’une grandeur
Note 1 à l'article: La valeur d’une grandeur est le produit soit d’un nombre et d’une unité de mesure (l’unité «un»
n’est généralement pas indiquée pour les grandeurs de dimension «un»), soit d’un nombre et d’une référence à un
mode opératoire de mesure.
3.1.17
conditions de référence
conditions d’utilisation prescrites pour contrôler les performances d’un ensemble de détecteur ou pour
comparer les résultats des mesurages
Note 1 à l'article: Les conditions de référence représentent les valeurs de l’ensemble de grandeurs d’influence
pour lesquelles le résultat d’étalonnage est valide sans aucune correction.
Note 2 à l'article: La valeur du mesurande peut être choisie librement en accord avec les propriétés de l’ensemble
de détecteur à étalonner. La grandeur à mesurer n’est pas une grandeur d’influence mais peut influer sur le
résultat d’étalonnage et la réponse (voir aussi NOTE 1).
3.1.18
direction de référence
direction, dans le système des coordonnées de l’ensemble de détecteur, par rapport à laquelle l’angle de
la direction d’incidence du rayonnement est mesuré dans des champs de référence
Note 1 à l'article: À l’angle d’incidence de 0°, la direction de référence de l’ensemble de détecteur est parallèle à la
direction d’incidence du rayonnement. À l’angle de 180°, la direction de référence de l’ensemble de détecteur est
antiparallèle à la direction d’incidence du rayonnement.
3.1.19
orientation de référence
orientation de l’ensemble de détecteur selon laquelle la direction du rayonnement incident coïncide
avec la direction de référence de l’ensemble de détecteur
3.1.20
point de référence
point de l’instrument qui est placé au point de mesure à des fins d’étalonnage et d’essai
Note 1 à l'article: La distance de mesure est donnée par la distance entre la source de rayonnement et le point de
référence de l’ensemble de détecteur.
3.1.21
réponse
R
quotient de l’indication, G, ou de l’indication corrigée, G , et de la valeur conventionnelle d’une
corr
grandeur à mesurer
Note 1 à l'article: Pour éviter toute confusion, il est nécessaire de spécifier lequel des quotients indiqués dans
la définition de la réponse (celui associé à l’indication, G, ou à l’indication corrigée, G ) a été utilisé. De plus,
corr
il est nécessaire, pour éviter toute confusion, d’indiquer la grandeur à mesurer, par exemple la réponse en ce
qui concerne la fluence, R , la réponse en ce qui concerne le kerma, R ou la réponse en ce qui concerne la dose
Φ K
absorbée, R .
D
Note 2 à l'article: La réciproque de la réponse dans les conditions spécifiées est égale au coefficient
d’étalonnage, N .
coeff
Note 3 à l'article: La valeur de la réponse peut varier selon l’expression quantitative de la grandeur à mesurer.
Dans de tels cas, on dit que la réponse de l’ensemble de détecteur est non constante.
Note 4 à l'article: La réponse varie habituellement avec la distribution en énergie et la distribution directionnelle
du rayonnement incident. Par conséquent, il est utile de considérer la réponse sous forme d’une fonction R(E,Ω),
de l’énergie de rayonnement, E, et de la direction, Ω , du rayonnement monodirectionnel incident. R(E) décrit la
«dépendance énergétique» et R(Ω) décrit la «dépendance angulaire» de la réponse. Pour cette dernière, Ω peut
être exprimée par l’angle, α, entre la direction de référence de l’ensemble de détecteur et la direction d’un champ
monodirectionnel externe.
3.1.22
étalon secondaire
étalon établi par l’intermédiaire d’un étalonnage par rapport à un étalon primaire d’une grandeur de
même nature
Note 1 à l'article: L’étalonnage peut être effectué directement entre un étalon primaire et un étalon secondaire,
ou il peut impliquer un système de mesure intermédiaire étalonné par l’étalon primaire suivi de l’assignation
d’un résultat de mesure à l’étalon secondaire.
Note 2 à l'article: Un étalon secondaire peut se présenter sous différentes formes, par exemple un dispositif de
mesure ou une source composée de radionucléides.
Note 3 à l'article: L’étalon secondaire peut être utilisé pour étalonner un ensemble de détecteur et/ou pour
déterminer sa réponse. L’étalonnage de l’étalon secondaire doit être valide pour les conditions d’irradiation
utilisées, par exemple les conditions d’énergie, de dose et/ou de débit de dose, et les conditions environnementales.
La stabilité et la reproductibilité de l’étalon secondaire doivent être contrôlées périodiquement.
Note 4 à l'article: La valeur de l’étalon secondaire est équivalente à la meilleure estimation de la grandeur à
mesurer, c’est-à-dire à la valeur conventionnelle d’une grandeur.
3.1.23
conditions normales d’essai
conditions représentées par la gamme des valeurs correspondant aux grandeurs d’influence dans
lesquelles un étalonnage ou une détermination de la réponse sont mis en œuvre
Note 1 à l'article: Idéalement, les étalonnages sont effectués dans les conditions de référence. Du fait que cela
n’est pas toujours réalisable (par exemple, pour la pression de l’air ambiant) ou pratique (par exemple, pour la
température ambiante), un (faible) intervalle autour des valeurs de référence peut être acceptable. Si une réponse
ou un facteur d’étalonnage déterminé en conditions normales s’écarte de manière significative de la valeur qui
serait obtenue dans les conditions de référence, une correction est normalement appliquée.
3.1.24
valeur vraie
valeur vraie d’une grandeur
valeur d’une grandeur compatible avec la définition de la grandeur
Note 1 à l'article: Dans l’approche «erreur» de description d’un mesurage, la valeur vraie est considérée comme
unique et, en pratique, impossible à connaître. L’approche «incertitude» consiste à reconnaître que, par suite de
la quantité intrinsèquement incomplète de détails dans la définition d’une grandeur, il n’y a pas une seule valeur
vraie mais plutôt un ensemble de valeurs vraies compatibles avec la définition. Toutefois, cet ensemble de valeurs
est, en principe et en pratique, impossible à connaître. D’autres approches évitent complètement le concept de
valeur vraie et évaluent la validité des résultats de mesure à l’aide du concept de compatibilité de mesure.
Note 2 à l'article: Dans le cas particulier des constantes fondamentales, on considère la grandeur comme ayant
une seule valeur vraie.
Note 3 à l'article: Lorsque l’incertitude définitionnelle associée au mesurande est considérée comme négligeable
par rapport aux autres composantes de l’incertitude de mesure, on peut considérer que le mesurande a une valeur
vraie par essence unique. Il s’agit de l’approche adoptée dans le Guide ISO/IEC 98-3 et les documents associés, où
le mot «vraie» est considéré comme redondant.
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3.2 Termes apparentés aux grandeurs et aux unités
[71]
La plupart des définitions de ce paragraphe ont été adaptées de l’ISO 80000-10:2009 et des Rapports
[6] [7]
ICRU 36 et 51 .
3.2.1
fluence de particules
fluence
Φ
en un point donné de l’espace, quotient du nombre moyen, dN, de particules incidentes sur un petit
domaine sphérique, par l’aire de la section, da, de ce domaine
dN
Φ =
da
–2 –2
Note 1 à l'article: L’unité de base de la fluence de particules est le m ; le cm constitue une unité d’usage courant.
Note 2 à l'article: La distribution en énergie de la fluence de particules, Φ , est le quotient dΦ par dE, où dΦ est
E
la fluence des particules dont l’énergie est comprise entre E et E + dE. Il existe une définition analogue pour la
distribution directionnelle, Φ , de la fluence de particules.
Ω
3.2.2
débit de fluence de particules
débit de fluence
Φ
dΦ d N
Φ ==
dt ddat⋅
où dΦ est l’incrément moyen de la fluence de particules, dΝ/da, au cours d’un intervalle de temps
infinitésimal de durée dt
–2 –1 –2 –1
Note 1 à l'article: L’unité de base du débit de fluence de particules est le m ⋅s ; le cm ⋅s constitue une unité
d’usage courant.
3.2.3
énergie impartie
ε
pour un rayonnement ionisant dans la matière dans un domaine tridimensionnel donné:
ε = ∑ε
i
où, ε , est l’énergie transmise dans une seule interaction, i, et est donnée par ε = ε − ε + Q, où ε
i i in out in
est l’énergie de la particule ionisante incidente, à l’exclusion de l’énergie au repos, ε est la somme
out
des énergies de toutes les particules ionisantes sortantes après interaction, à l’exclusion de l’énergie de
repos, et Q est la variation des énergies au repos du noyau et de toutes les particules impliquées dans
l’interaction
Note 1 à l'article: L’énergie impartie est une grandeur stochastique.
Note 2 à l'article: L’unité de l’énergie impartie est le joule (J).
3.2.4
énergie impartie moyenne
ε
pour la matière dans un domaine donné:
ε = R − R + ΣQ
in out
où R est l’énergie rayonnante de toutes les particules ionisantes chargées et non chargées entrant dans
in
le domaine, R est l’énergie rayonnante de toutes les particules ionisantes chargées et non chargées
out
sortant du domaine et ΣQ est la somme de toutes les variations de l’énergie au repos des noyaux et des
particules élémentaires survenant dans ce domaine
Note 1 à l'article: Cette grandeur est aussi l’espérance mathématique de l’énergie impartie.
Note 2 à l'article: L’unité de l’énergie impartie moyenne est le joule (J).
3.2.5
énergie spécifique impartie
énergie spécifique
z
pour tout rayonnement ionisant:
ε
z=
m
où ε est l’énergie impartie à la matière irradiée et m est la masse de cette matière
Note 1 à l'article: L’énergie spécifique impartie est une grandeur stochastique.
Note 2 à l'article: Dans la limite d’un petit domaine, l’énergie spécifique moyenne est égale à la dose absorbée.
Note 3 à l'article: L’énergie impartie spécifique peut être due à un ou plusieurs événements (transmission
d’énergie).
–1)
Note 4 à l'article: L’unité de l’énergie spécifique est le joule par kilogramme (J⋅kg et son équivalent est le gray (Gy).
3.2.6
dose absorbée
D
pour tout rayonnement ionisant:
dμ
D=
dm
où dµ est l’énergie moyenne impartie par le rayonnement ionisant à un élément de matière irradiée de
masse dm
Note 1 à l'article: ε = Dmd , où dm est l’élément de masse de la matière irradiée.
∫
Note 2 à l'article: Dans la limite d’un petit domaine, l’énergie spécifique moyenne est égale à la dose absorbée.
–1
Note 3 à l'article: L’unité de la dose absorbée est le joule par kilogramme (J⋅kg ) et son équivalent est le gray (Gy).
3.2.7
kerma
K
pour des particules indirectement ionisantes (non chargées), la somme des énergies cinétiques initiales,
dE , de toutes les particules ionisantes chargées libérées par les particules ionisantes non chargées
tr
dans un élément de matière, divisée par la masse, dm, de cet élément:
dE
tr
K =
dm
Note 1 à l'article: La grandeur dE comprend l’énergie cinétique des particules chargées émises au cours de la
tr
décroissance des atomes, molécules ou noyaux excités.
–1
Note 2 à l'article: L’unité du kerma est le joule par kilogramme (J⋅kg ) et son équivalent est le gray (Gy).
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3.2.8
transfert linéique d’énergie non limité
transfert linéique d’énergie
TLE
L
Δ
pour une particule ionisante chargée, l’énergie moyenne, dE , transmise localement à la matière le long
Δ
d’un petit parcours à travers la matière, moins la somme des énergies cinétiques de tous les électrons
libérés avec des énergies cinétiques dépassant Δ, divisée par la longueur dl:
dE
Δ
L =
Δ
dl
Note 1 à l'article: Cette grandeur n’est pas complètement définie, sauf si Δ est spécifiée, c’est-à-dire l’énergie
cinétique maximale des électrons secondaires dont l’énergie est considérée comme étant «transmise localement».
Δ peut être exprimée en eV.
Note 2 à l'article: L’abréviation courante du transfert linéique d’énergie est TLE, mais il convient d’y adjoindre
l’indice Δ ou sa valeur numérique.
–1 –1
Note 3 à l'article: L’unité de base du transfert linéique d’énergie est le J⋅m ; le keV⋅µm constitue une unité
d’usage courant.
Note 4 à l'article: Si aucune interruption d’énergie n’est imposée, le transfert linéique d’énergie non limité, L , est
∞
égal au pouvoir d’arrêt électronique linéaire, S , et peut être simplement désigné L.
el
3.2.9
équivalent de dose
H
au point considéré dans le tissu:
H = D ⋅ Q
où D est la dose absorbée et Q est le facteur de qualité en ce point
Note 1 à l'article: Q est déterminé par le transfert linéique d’énergie non limité, L (souvent désigné L ou LET),
∞
des particules chargées passant par un petit élément de volume (domaine) en ce point (la valeur de L est donnée
∞
pour des particules chargées dans l’eau et non dans le tissu; la différence est cependant faible). L’équivalent de
dose en un point dans le tissu est alors donné par:
∞
HQ= ()LD dL
L
∫
L=0
où D (= dD/dL) est la distribution en fonction de L de la dose absorbée au point considéré.
L
[2]
Note 2 à l'article: La relation entre Q et L est donnée dans la Publication 103 de l’ICRP .
–1
Note 3 à l'article: L’unité de l’équivalent de dose est le J⋅kg , et son équivalent est le sievert (Sv).
3.2.10
énergie linéale
y
quotient de ε par l , où ε est l’énergie transmise à la matière dans un volume donné par un seul
s s
événement de transmission d’énergie et l est la longueur de corde moyenne dans ce volume:
ε
s
y=
l
–1 –1
Note 1 à l'article: L’unité de base de l’énergie linéale est le J⋅m ; le keV⋅µm constitue une unité d’usage courant.
3.2.11
énergie linéale moyenne en dose
y
D
∞
espérance mathématique donnée par yy= dy()dy , où d(y) est la densité de probabilité en dose de y
D
∫
Note 1 à l'article: La densité de probabilité en dose de y est donnée par d( y), où d( y) dz est la fraction de dose
absorbée délivrée lors d’événements uniques avec une énergie linéale dans l’intervalle de y à y+dy.
Note 2 à l'article: y et la distribution d( y) sont tous deux indépendants de la dose absorbée et du débit de dose.
D
3.2.12
équivalent de dose ambiant
H*(10)
équivalent de dose en un point d’un champ de rayonnement qui serait produit par le champ
correspondant expansé et aligné, dans la sphère ICRU à une profondeur de 10 mm sur le rayon faisant
face à la direction du champ unidirectionnel
–1
Note 1 à l'article: L’unité de l’équivalent de dose ambiant est le J⋅kg , et son équivalent est le sievert (Sv).
3.2.13
coefficient de conversion fluence de particules-équivalent de dose ambiant
*
h
Φ
quotient de l’équivalent de dose ambiant, H*(10), et de la fluence de particules, Φ:
H*(10)
*
h =
Φ
Φ
Note 1 à l'article: L’unité de base du coefficient de conversion fluence de particules-équivalent de dose ambiant
2 –1 2 2
est le J⋅m ⋅kg , et son équivalent est le Sv⋅m ; le pSv⋅cm constitue une unité d’usage courant.
3.2.14
rigidité magnétique
r
quantité de mouvement par charge (d’une particule dans un champ magnétique), donnée par:
r = p/Ze
où p est la quantité de mouvement de la particule, Z est le nombre de charges sur la particule et e est la
charge du proton
–1
Note 1 à l'article: L’unité de base de la rigidité magnétique est le tesla-mètre (T⋅m) (= V⋅m ⋅s). Une unité d’usage
courant est le V (ou GV) dans un système d’unités où les valeurs de la vitesse de la lumière, c, et la charge sur le
proton, e, sont toutes deux de 1, et la rigidité magnétique est donnée par pc/Ze.
Note 2 à l'article: La rigidité magnétique caractérise les trajectoires de particules chargées dans les champs
magnétiques. Toutes les particules ayant la même rigidité magnétique auront des trajectoires identiques dans un
champ magnétique, indépendantes de la masse ou de la charge des particules.
3.2.15
coupure de rigidité géomagnétique
coupure de rigidité
r
c
rigidité magnétique minimale qu’une particule incidente peut avoir tout en pénétrant dans le champ
géomagnétique pour atteindre un emplacement donné au-dessus de la surface de la Terre
Note 1 à l'article: La coupure de rigidité géomagnétique dépend de l’angle d’incidence. On suppose souvent que
l’incidence est verticale.
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3.2.16
coupure de rigidité géomagnétique verticale
coupure verticale
coupure
rigidité magnétique minimale qu’une particule à incidence verticale peut avoir tout en atteignant un
emplacement donné au-dessus de la surface de la Terre
3.3 Termes apparentés au champ de rayonnement atmosphérique
3.3.1
rayonnement cosmique
rayons cosmiques
particules cosmiques
rayonnement ionisant composé de particules de haute énergie, des atomes totalement ionisés du
rayonnement cosmique primaire, d’origine extraterre
...










Questions, Comments and Discussion
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