ISO 4037-1:1996
(Main)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
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
Specifies the characteristics and production methods of X and gamma reference radiation for calibrating dosemeters and rate dosemeters at air kerma rates from 10 Gy/h to 10 Gy/h and for determining their response as a function of photon energy.
Rayonnements 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
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Standards Content (Sample)
INTERNATIONAL IS0
STANDARD 4037-I
First edition
1996-12-15
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
Rayonnements X et gamma de r6fkrence pour Malonnage des
dosim&tres et des d@bitm&res, et pour la d&ermination de leur rhponse
en fonction de knergie des photons -
Partie 1: Caractkristiques des rayonnements et methodes de production
Reference number
IS0 4037-1:1996(E)
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IS0 4037=1:1996(E)
Page
Contents
1 Scope . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
. . . . . . .~. I
2 Normative references
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
3 Definitions
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
4 Continuous reference filtered X radiation
12
5 Fluorescence X radiation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6 Gamma radiation emitted by radionuclides . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
19
7 Photon radiation with energy between 4 MeV and 9 MeV . . . . . . . . . . .
Annex
A Bibliography . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
0 IS0 1996
All rights reserved. Unless otherwise specified, no part of this publication may be
reproduced or utilized in any form or by any means, electronic or mechanical, including
photocopying and microfilm, without permission In writing from the publisher.
International Organization for Standardization
Case Postale 56 l CH-1211 Geneve 20 l Switzerland
Printed in Switzerland
II
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IS0 4037-1:1996(E)
@ IS0
Foreword
IS0 (the International Organization for Standardization) is a worldwide fed-
eration of national standards bodies (IS0 member bodies). The work of
preparing lnternational Standards is normally carried out through IS0
technical committees. Each member body interested in a subject for
which a technical committee has been established has the right to be
represented on that committee. International organizations, governmental
and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. IS0
collaborates closely with the International Electrotechnical Commission
(IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
Draft International Standards adopted by the technical committees are
circulated to the member bodies for voting. Publication as an International
Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting
a vote.
International Standard IS0 4037-I was prepared by Technical Committee
lSO/TC 85, A/w/ear energy, Subcommittee SC 2, Radiation protection.
This first edition of IS0 4037-1, along with ISO-4037-2, cancels and
replaces the first edition of IS0 4037:1979, which has been technically
revised.
IS0 4037 consists of the following parts, under the general title 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
- Part 2: Dosimetry of X and gamma reference radiation for radiation
protection over the energy ranges 8 keV to 1,3 MeV and 4 MeV to
9MeV
Annex A of this part of IS0 4037 is for information only.
. . .
III
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This page intentionally left blank
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IS0 4037=1:1996(E)
INTERNATIONAL STANDARD @ IS0
X and gamma reference radiation for calibrating dosemeters and
doserate meters and for determining their response as a function
of photon energy -
Part I:
Radiation characteristics and production methods
1 Scope
This part of IS0 4037 specifies the characteristics and production methods of X and gamma reference radiation for
calibrating protection-level dosemeters and rate dosemeters at air kerma rates from 10 pGy.h-l to 10 Gy.h-1 and for
determining their response as a function of photon energy. The methods for producing a group of reference
radiations for a particular photon-energy range are described in four sections which define the characteristics of
these radiations. The four groups of reference radiation are:
in the energy range from about 7 keV to 250 keV, continuous filtered X radiation and the gamma radiation of
a)
americium-241 ;
b) in the energy range 8 keV to 100 keV, fluorescence X radiation;
in the energy range 600 keV to I,3 MeV, gamma radiation emitted by radionuclides;
cl
d) in the energy range 4 MeV to 9 MeV, gamma radiation produced by reactors and accelerators.
These reference radiations should be selected from table 1.
2 Normative references
The following standards contain provisions which, through reference in this text, constitute provisions of this part
part of IS0 4037. At the time of the publication, the editions indicated were valid. All standards are subject to
revision, and parties to agreements based on this part of IS0 4037 are encouraged to investigate the possibility of
applying the most recent editions of the standards indicated below. Members of IEC and IS0 maintain registers of
currently valid International Standards.
IS0 197-l :I 983, Copper and copper alloys - Terms and definitions - Part 1: Materials.
IS0 1677: 1977, Sealed radioactive sources - General.
- Part 1: Probability and general statistical terms.
IS0 3534-l : 1993, Statistics - Vocabulary and symbols
IS0 8963: 1988, Dosimetry of X and gamma reference radiations for radiation protection over the energy range from
8 keV to 1,3 MeV.
ICRU Report 1 Ob, Physical Aspects of lrradiationl National Bureau of Standards Handbook 85(1964).
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IS0 4037-I :1996(E)
Table 1 - List of X and gamma reference radiation and their mean energies
Values in kiloelectronvoits
Mean energy, filtered X radiation
Gamma
Fluorescence X
radiation,
Narrow- Wide- High air-
radiation, Low air-
mean
mean energy spectrum spectrum kerma
kerma rate
energy
series rate series
series series
7,5
8
8,6 8,5
919
13
12
16
15,8
17,5 17
20
20
24
23,2
25,3 26
30
31
33
37
37,4
45
40,l
48 48
49,l
57 57 59,5 (241 Am)
59,3 60
65
68,8
79
75,0
83
98,4 87
100 104 102
109
122
118
137 146
149
147
173
164
208 208
185
250
211
662(ls7Cs)
1 173and
1 333 (%o)
4 440 (12C)
6 000 (Ti)
6 1301'
l60* and16N
8 5OO(Ni)
1) When produced by protons of energy near the reaction theshold, see 7.1).
2
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@ IS0 IS0 4037=1:1996(E)
3 Definitions
For the purposes of this part of IS0 4037, the following definitions apply:
3.1 mean photon energy, E : Ratio defined by the formula:
rEmax
where @E is the derivative of the fluence @E of the primary photons of energy E with respect to energies between
E and E + dE[l], defined as
In this part of IS0 4037, this definition is abbreviated to “mean energy”.
3.2 spectral resolution, RE (full width at half maximum): Ratio, expressed as a percentage, defined by the
formula:
AE
RE=Txloo
where increment hE is the spectrum width corresponding to half the maximum ordinate of the spectrum.
fluorescence radiation is present in the spectrum, the spectrum width measured is based upon
NOTE - In the case where
the continuum only.
In this part of IS0 4037 this definition is abbreviated to resolution.
3.3 half-value layer (air kerma), HVL or HVLxi*]: Thickness of the specified material which attenuates the beam
of radiation to an extent such that the air kerma rate is reduced to half of its original value.
In this definition, the contribution of all scattered radiation, other than any which might be present initially in the
beam concerned, is deemed to be excluded.
3.4 homogeneity coefficient, h: Ratio of the first half-value layer to the second half-value layer (air kerma):
IS’ HVL
h=
2nd HVL
3.5 effective energy, Eeff (of radiation comprised of X-rays with a range of energies): Energy of the
monoenergetic X-rays which have the same HVL.
3.6 value of peak-to-peak voltage; ripple: Ratio, expressed as a percentage, defined for a given current by the
formula:
u
max - umin x 100
u
max
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@ IS0
IS0 4037-1:1996(E)
where I/Max is the maximum value and Umin the minimum value between which the voltage oscillates.
3.7 X-ray unit: Assembly comprising a high-voltage supply, an X-ray tube with its protective housing, and high-
voltage electrical connections.
3.8 X-ray tube: Vacuum tube designed to produce X-rays by bombardment of the anode by a beam of electrons
accelerated through a potential difference.
3.9 monitor: Instrument used to monitor the stability of the air kerma rate during irradiation or to compare values
of air kerma after successive irradiations.
3.10 primary radiation (or beam): Radiation or beam emitted by the X-ray tube.
3.11 secondary [fluorescence] radiation: Radiation or beam emitted by a radiator.
3.12 X-ray tube shielding: Fixed or mobile panel intended to reduce the contribution of scatter X-radiation to the
primary or fluorescence (secondary) beam.
4 Continuous reference filtered X radiation
4.1 General
This clause specifies the characteristics of the reference filtered X radiation and the method by which a laboratory
can produce a specified reference radiation.
4.1.1 Radiation quality
The quality of a filtered X radiation is characterized in this part of IS0 4037 by the following parameters:
a) mean energy, E, of a beam, expressed in kiloelectronvolts (keV);
resolution, RE, expressed in percent;
b)
cl half-value layer (air kerma), HVL, expressed in millimetres of Al or Cu;
d) homogeneity coefficient, h.
In practice, the quality of the radiation obtained depends primarily on
the high-voltage across the X-ray tube,
the thickness and nature of the total filtration, and
- the properties of the target.
In order to ,adiation in conf orman ce with the given specifi catior rs, the
ensure the production of the reference r
installation shall comply with certain conditions. These are desc rib ed in 4.2.
4.12 Choice of reference radiation
This part of IS0 4037 specifies four series of reference radiation (see table 2) each series being characterized by
the resolution of the spectrum:
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@ IS0
a) a low air-kerma rate series (see figure I);
b) a narrow-spectrum series (see figure 2);
a wide-spectrum series (see figure 3);
cl
d) a high air-kerma rate series (see figure 4).
The spectra shown in figures 1 to 4 are for the most part based upon theoretical calculations[3] and are only given
as examples. Some practical spectra are also included and examples of practical measurements of spectra are
given in references [4], [5], [6], [7] and 181.
The narrowest spectra, i.e. those with the lowest resolution, should be used for measurements of the variation of
the response of an instrument with proton energy, provided that the air-kerma rates of that series are consistent
with the range of the instrument under test. The high air-kerma rate series is suitable for determining the overload
characteristics of some instruments.
Details of the operating conditions for each of the four series are given in tables 3, 4, 5 and 6. Table 7 shows an
example of the additional filtration required to produce the radiation qualities of the high air-kerma rate series for
particular values of the fixed filtration.
“reference laboratory” shall
For the lower air-kerma rate, the narrow-spectrum and the wide-spectrum series, a
verify, by a spectrometric study, that the value of the mean energy produced is within rt 3 %, and the resolution,
RE, of the spectra is within + IO % of the values listed in tables 3, 4 and 5.
For reference radiation for these three series having mean energies lower than 30 keV, the mean energies shall be
within + 5 % and the resolutions within + 15 % of the values in tables 3, 4 and 5. For reference radiation using
additional filtration of 1 mm Al or less, the target angle, target condition and air path strongly influence the values of
the mean energies, resolutions and HVLs.
If a laboratory does not have a spectrometry system, the high voltages and filtration characteristics listed in
tables 3, 4 and 5 shall be used and the reference radiation produced shall be checked by the simple method
described in 4.3.
- Specifications of filtered X radiation
Table 2
Homogeneity
Typical air-kerma
Resolution, WE
coefficient, h
Name of series rated ‘1 2,
(approximate values)
Gy- h-1
%
18to 22
Low air-kerma rate 3x10-43)
I,0
Narrow spectrum 27 to 37 0,75 to I,0 1 o-3 to 1 o-2 3,
I I
I I
48 to 57 0,67 to 0,98
Wide spectrum 1 o-2 to I O-1 3,
I I I I
High air-kerma rate Not specified 0,64 to 0,86 IO-2to 0,5
1) At a distance of 1 m from the X-ray focal spot, with the tube operating at 1 mA.
2) Under conditions of charged-particle equilibrium, the value of air kerma is approximately equal to the absorbed dose to air.
~ 3) At mean energies of less than 30 keV, other values may apply.
5
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Table 3 - Characteristics of low air-kerma rate series
Additional fiItration2)
Mean energy, Resolution
I Tube 1st HVL4)
mm
if
potential1 )
RE
mm
% kV
keV Pb Sn cu Al
0,33' 0,058 Al
IO
815
20
17 21
1) The tube potential is measured under load.
2) Except for the three lowest energies where the recommended inherent filtration IS 1 mm of beryllium, the total filtration consrsts of tne
additional filtration plus the inherent filtration, adjusted to 4 mm of aluminium (see 4.23).
3) The recommended inherent filtration is 1 mm Be, but other values may be used provided tht the mean energy is within + 5 % and the
resolution is within + 15 % of the values given in the table.
4) The HVLs are measured at 1 m from the focal spot. The second HVL is not included for this series, since it is not significantly different
from the first HVL.
Table 4 - Characteristics of narrow-spectrum series
Additional filtration21
Resolution
Mean enWIY# 1st
I Tube 2nd
i? mm HVL4)
RE potential I ) HVL4)
kV
% mm
keV Pb Sn cu Al mm
0,047 Al 0,052 Al
28 IO 0 13)
8
0153) 0,14 Al 0,16 Al
12 33 15
I 03) 0,32 Al 0,37 Al
. 16 34 20
0,73 Al
25 2'03) 0,66 Al
20 33
30 4'031 1,15Al I,30 Al
24 32 I
0,084 Cu 0,091 cu
33 30 40 0,21
0,6 0,24 Cu 0,26 Cu
48 36 60
zo 0,58 Cu 0,62 Cu
65 32 80
I,11 cu I,17 cu
28 100 5,O
83
I,71 cu 1‘77 cu
27 120 LO 510
100
2,36 Cu 2,47 Cu
118 37 150 2,5
LO 3,0 2,0 3,99 cu 4,05 cu
164 30 200
28 250 3,O zo 5,19 cu 5,23 Cu
208
6,12 Cu 6,15 Cu
27 300 5,O 310
250
1) The tube potential is measured under load.
2) Except for the five lowest energies, where recommended inherent filtration is 1 mm Be, the total filtration consists of the additional
filtration plus the inherent filtration, adjusted to 4 mm of aluminium (see 4.2.3).
3) The recommended inherent filtration is 1 mm Be, but other values may be used provided that the mean energy is within + 5 % and the
resolution is within k 15 % of the values given in the table.
4) The HVLs are measured at 1 m from the focal spot.
6
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Table 5 - Characteristics of wide-spectrum series
Resolution, Tube 1st HVL 2nd HVL
Mean energy,
Additional filtration*)
potential I ) cu3’ cu3)
RE
E
mm
mm
kV
% mm
keV
St-l cu
45 48
60 Ot3 0,18 0,21
57 55 80
Or5 0,35 0,44
79
51 110 20
0,96 I,11
104 56
150 LO I,86 2,lO
137 57 200
210 3,08 3,31
173
56 250 40
4,22 4,40
208
57 300 6,5 5,20
5,34
1) The tube potential is measured under load.
2) The total filtration consists, in each case, of the additional filtration plus inherent filtration, adjusted to 4 mm of aluminium (see 4.2.3).
3) The HVLs are measured at 1 m from the focal spot.
Table 6 - Characteristics of high air-kerma rate series
Tube potentialI) First HVL3)
mm
Al
kV cu
10
0,04
20 0,ll
30 0,35
60
2,4 0,077
100
0,29
200
1,7
250
2,5
280*)
314
300
3,4
1) The constant potential is measured under load.
2) This reference radiation has been introduced as an alternative to that generated at 300 kV, for use when 300 kV
cannot be attained under conditions of maximum load.
3) The HVLs are measured at 1 m from the focal spot.
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@ IS0
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Table 7 - Approximate characteristics of high air-kerma rate series
Half-value layer*)
Additional filtration’)
Mean
Tube
mm mm
photon
potential
First Second
energy, E
kV
Al cu Al cu
Al cu Air keV
10 750 0,036 0,010 0,041 0,011
715
NOTE - The values listed in this table have been taken from Seelentag et ZI/.[~] tables B4 and B5 and the spectra shown in figure 4 were
calculated using the conditions listed in the tables [3]. The length of air path employed, which has been included in the additional filtration,
is significant for the lower energy radiation. The actual spectral distributions obtained for a given X-ray facility will depend significantly upon
the target angle and roughness.
1) For tube potentials above 100 kV, the total filtration consists, In each case, of the additional filtration plus the Inherent filtration, adjusted
to 4 mm of aluminium (see 4.2.3). For tube potentials at 100 kV and below, the examples given above refer to an inherent filtration of
approxrmately 4 mm Be.
2) The HVLs are measured at 1 m from the focal spot.
For the high air-kerma rate series, the quality of the reference radiation is specified in terms of the X-ray tube
potential, and the first HVL. The method for producing the high air-kerma rate series is described in 4.4.
4.2 Conditions and methods for producing reference radiation
4.2.1 Characteristics of the X-ray units
X radiation shall be produced by an X-ray unit whose tube potential shall have a ripple of less than 10 %. It is
preferable to use an X-ray unit having a ripple as low as possible. X-ray units are commercially available which have
a ripple of
The target of the X-ray tube shall be made of tungsten, shall be of the “reflection” type and shall be orientated at
an angle of not less than 20’ to the direction of the bombarding electrons.
During irradiation, the mean value of the tube potential shall be stable to within + 1 %.
NOTE - The X-ray tube should be operated in such a way that ageing effects are minimized, since these effects increase the
inherent filtration (see 4.2.3).
4.2.2 Tube potential
The reference laboratory shall calibrate, at several points and under operating conditions, the equipment used to
indicate the tube potential. The best methods employ an appropriately calibrated resistor chain or involve the
measurement of the maximum photon energy by high resolution spectrometry. If the calibration is determined by
spectrometry, the tube potential shall be found from the intersection of the extrapolated linear high-energy part of
the spectrum with the energy axis. The conventionally true value of the tube potential shall be known to within
+2 %.
For laboratories without these facilities, it is possible to set the tube potential to produce any of the radiation
described in tables 3, 4 and 5.
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@ IS0
This may be accomplished in one of the following ways.
a) For radiation generated at potentials below 116 kV (i.e. below the K-absorption edge of uranium at 115,6 keV),
the voltage-measuring equipment or meter can be calibrated using techniques based on the excitation of the
characteristic radiation from a selected element.
b) Alternatively, and for tube potentials above 116 kV, using the method described in 4.3. The inherent filtration
shall be determined as described in 4.2.3 and the fixed filtration shall be adjusted to the required value with an
additional aluminium filter (the total being regarded as constituting the new fixed filtration). The tube potentiai
calibration shall be determined by achieving the reference HVL by the method specified in 4.3.
42.3 Filtration
NOTE - The total filtration is made up of the fixed filtration and the additional filtration. For radiation having the three lowest
mean energies of 8,5 keV, 17 keV and 26 keV of the low air-kerma rate series and for radiation having the five lowest mean
energies of 8 keV, 12 keV, 16 keV, 20 keV and 24 keV of the narrow-spectrum series, the fixed filtration comprises the
recommended inherent filtration of the tube of 1 mm Be. Other values of the tube filtration may be used [see footnote 3) of
tables 3 and 41.
4.2.3.1 For all other reference X radiation, the fixed filtration comprises:
the inherent filtration of the tube, plus that due to the monitor ionization chamber, if applicable, plus the
a)
aluminium filters which are added to obtain a total fixed filtration equivalent to that of 4 mm of aluminium at
60 kV. These aluminium filters shall be placed after the additional filtration (i.e. furthest from the X-ray focal
spot) in order to reduce fluorescence radiation from the additional filtration;
b) the inherent filtration of the tube is due to the various constituent elements (glass of the bulb, oil, window,
etc.) and is expressed, for a given voltage, as the thickness of an aluminium filter which, in the absence of hte
constituent elements of the tube, would supply a radiation having the same first HVL. A tube whose inherent
filtration exceeds 3,5 mm of aluminium should be not used;
fi n shall be checked peri odically in order to ensure that this limit is not reached (because of
the inherent ltratio
c)
tube ageing) a nd to proceed to the adju stm ent of the fixed filtration.
423.2 Determination of the inherent filtration shall be made by measuring, with aluminium absorbers of 99,9 %
purity, the first HVL of the beam produced by the tube without additional filtration, at 60 kV, in the following way.
a) The method of measurement of the HVL should be in accordance with ICRU Report IOb and reference [9].
b) If a monitor ionization chamber is used during the measurement of inherent filtration, it should be placed
between the two sets of beam collimators and be followed by the aluminium absorbers in such a manner that
it does not correspond to radiation backscattered from the absorbers.
c) The first HVL shall be determined using an ionization chamber with a known response per unit air-kerma rate
over the energy range of interest. Corrections shall be applied for any variation in detector response with
changes in the photon spectrum as the thickness of the aluminium absorber is increased.
d) The inherent filtration measurements shall be made in a manner such that negligible scattered radiation from
the aluminium absorbers reaches the detector, since such radiation would increase the measured HVL. For
radiation produced at potentials above 100 kV, extrapolation to infinitely small field size should be made.
e) The aluminium absorbers should be located equidistant from the X-ray tube focus and from the detector. The
diameter of the beam at the detector location shall be just sufficient to irradiate it completely and uniformly.
The distancae from the aluminium absorbers to the detector should be at least five times the diameter of the
beam at the detector.
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IS0 4037=1:1996(E)
f) The attenuation curve in aluminium shall be plotted, the first HVL shall be determined and a deduction made
from it of the value of the inherent filtration on the basis of table 8. The results shall be rounded to the nearest
0,l mm.
Table 8 - In herent filtration
NOTE - Results used were obtained from reference [I 01.
In the case of filtered X radiation, the values determined on the basis of table 8 at 60 kV may be used for other
high-voltage values, since changes in the inherent filtration, expressed in millimetres of aluminium, are small
compared with the added filtration.
NOTE - The inherent filtration value, expressed in millimetres of aiuminium, varies as a function of the energy in a manner
which depends upon the constituent elements of the inherent filtration.
423.3 The additional filtration comprises:
a) for the low air-kerma rate series, the narrow spectrum series and the wide spectrum series: lead, tin and
copper filters as specified in tables 3, 4 and 5;
b) for the high air-kerma rate series: aluminium.
Table 9 - Metal properties
\
Nominal density
Metal Quality
g/cm3
Aluminium Minimum purity: 99,9 % 2,70
Copper’ ) Minimum purity: 99,9 % 8,94
Tin Minimum purity: 99,9 % 7,28
Extra fine II,3
Lead
Minimum purity: 99,9 %
'1) See IS0 197/l.
10
---------------------- Page: 14 ----------------------
@ IS0 IS0 4037-I :1996(E)
c) For tube potentials < 100 kV or copper and aluminium ( a 100 kV)* . as specified in table 7.
For each metal adopted, the filters used shall have a thickness which is specified with an accuracy of + 5 % and be
as homogeneous as possible (without air-holes, flaws, cracks and macroscopic grains) and the metals should have
the purities shown in table 9.
The individual elements of the additional filtration shall be arranged, from the focus, in decreasing order of atomic
number.
4.3 Alternative method of establishing reference radiation
This method enables a laboratory that does not have the capability to measure the value of the tube potential to
determine the adjustments that shall be made to the tube potential in order to produce a radiation which is as close
as possible to the reference radiation. This method is not applicable to the high air-kerma series, which is dealt with
in 4.4.
4.3.1 Criterion
If the first and second HVLs in a given material agree within IfI 5 % for two X-ray beams, then these two beams
shall be considered to be essentially of the same quality. For tube potentiais greater than 100 kV, the HVL shall be
obtained from the extrapolation to infinitely small field size (see 4.2.3.2).
4.32 Apparatus
The apparatus consists of the detector itself and the measuring equipment, permitting a repeatability of at least
0,3 %, in accordance with IS0 3534-l.
The detector shall be an ionisation chamber whose variation in response per unit air kerma is small and known as a
function of photon energy, over the energy range in question.
The measuring equipment and the methods of its use shall comply with the recommendations of IS0 8963.
A monitor chamber shall be used in order to permit application of corrections for fluctuations in the air kerma rate.
4.3.3 Measurement procedure
For selected reference radiation corresponding to the conditions specified in tables 3, 4 and 5, the following
procedure shall be carried out.
Plot the attenuation curve loge (Id) =f(d) where Id is the value of the air-kerma rate which is transmitted through a
filter having a thickness d.
From the attenuation curve, determine the first and second HVLs.
If values of these layers agree within * 5 % with those listed in tables 3, 4 and 5, it shall be assumed that the
quality of the reference radiation complies with this part of IS0 4037. Note for the low air-kerma rate series only
the first HVLs need comply with the values given in table 3.
If this is nost the case, the voltage used shall be adjusted and the measurements repeated until the + 5 % criterion
is met.
11
---------------------- Page: 15 ----------------------
@ IS0
IS0 4037=1:1996(E)
44 . Production of high air-kerma rate series
4.4.1 Fixed filtration
For tube potentials up to and including 60 kV, the total filtrations (inherent + additional) are less than the equivalent
of 4 mm of aluminium, so an X-ray tube with low inherent filtration is required to generate the lower energy
radiation. At potentials of 60 kV and above, the fixed filtration shall be adjusted to the equivalent of 4 mm of
aluminium. The aluminium filter used to supplement the inherent filtration of the tube shall be placed after the
copper filter in order to reduce any fluorescent radiation arising from the copper. The thickness of aluminium
employed shall not be less than 0,5 mm.
4.4.2 Additional filtration
At a given potential, the thickness of the additional filtration shall be adjusted so that the measured first HVL lies
within + 10 % of that specified, for radiation generated up to and including 30 kV and within IfI 5 % for the higher
energy radiation. The minimum purity of the additional filters and the absorbers used to determine the HVL shall be
99,9 %, except in the case of aluminium used at and below 20 kV when the minimum shall be 99,99 %. Examples
of additional filtration for the high air-kerma rate series are given in table 7.
4.5 Field uniformity and scattered radiation
4.5.1 Field diameter
The diameter of the field shall be sufficient to completely and uniformly irradiate the detector at the point of test
closest to the focus, usually not closer than 50 cm. The
...
NORME Iso
INTERNATIONALE 40374
Première édition
1996-12-15
Rayonnements 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
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
Numéro de référence
KO 4037-1:1996(F)
---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO 4037=1:1996(F)
Page
Sommaire
1 Domaine d’application . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
2 Références normatives . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .~. 1
3 Définitions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
4 Rayonnements X filtrés de référence, à tension constante. . 4
5 Rayonnements X de fluorescence . 12
6 Rayonnements gamma émis par les radionucléides . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
7 Rayonnements de photons avec des énergies de 4 MeV
à9MeV . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
Annexe
A Bibliographie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
0 ISO 1996
Droits de reproduction réservés. Sauf prescription différente, aucune partie de cette publi-
cation ne peut être reproduite ni utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun pro-
cédé, électronique ou mécanique, y compris la photocopie et les microfilms, sans l’accord
écrit de l’éditeur.
Organisation internationale de normalisation
Case postale 56 l CH-121 1 Genève 20 l Suisse
Imprimé en Suisse
ii
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@ ISO ISO 4037=1:1996(F)
Avant-propos
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération
mondiale d’organismes nationaux de normalisation (comités membres de
I’ISO). L’élaboration des Normes internationales est en général confiée aux
comités techniques de I’ISO. Chaque comité membre intéressé par une
étude a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les
organisations internationales, gouvernementales et non gouvernemen-
tales, en liaison avec I’ISO participent également aux travaux. L’ISO colla-
bore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (CEI)
en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les projets de Normes internationales adoptés par les comités techniques
sont soumis aux comités membres pour vote. Leur publication comme
Normes internationales requiert l’approbation de 75 % au moins des co-
mités membres votants.
La Norme internationale ISO 4037-I a été élaborée par le comité technique
lSO/TC 85, Énergie nucléaire, sous-comité SC 2, Radioprotection.
Cette première édition de I’ISO 4037-I et I’ISO 4037-2 annule et remplace
la première édition (ISO 4037:1979), dont elle constitue une révision
technique.
L’ISO 4037 comprend les parties suivantes, présentées sous le titre
général Rayonnements 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 7: Caractéristiques des rayonnements et méthodes de
production
- Partie 2: Dosimétrie des rayonnements X et gamma de référence
pour la radioprotection dans les gammes d’énergie allant de 8 keV à
1,3 MeV et de 4 MeV à 9 MeV.
L’annexe A de la présente partie de I’ISO 4037 est donnée uniquement à
titre d’information.
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Page blanche
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ISO 4037=1:1996(F)
NORME INTERNATIONALE @ ISO
Rayonnements 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
1 Domaine d‘application
La présente partie de I’ISO 4037 spécifie les caractéristiques et les méthodes de production des rayonnements X
et gamma de référence pour l’étalonnage des dosimètres et des débitmètres de radioprotection aux débits de
et pour la détermination de leur réponse en fonction de l’énergie des
kerma dans l’air de 10 pGy.h-l à 10 Gy.h-l,
photons.
Les méthodes de production d’un groupe de rayonnements de référence pour une gamme d’énergie donnée sont
définies dans quatre parties qui précisent les caractéristiques de ces rayonnements. Les quatre groupes de
rayonnement de référence sont:
a) dans la gamme des énergies comprises approximativement entre 7 keV et 250 keV, des rayonnements X
filtrés à tension constante et les rayonnements gamma de I’américium-241;
b) dans la gamme d’énergie de 8 keV à 100 keV, les rayonnements X de fluorescence;
c) dans la gamme d’énergie de 600 keV à 1,3 MeV, les rayonnements gamma émis par des radioéléments;
d) dans la gamme d’énergie de 4 MeV à 9 MeV, les rayonnements gamma produits par des réacteurs et des
accélérateurs.
Les rayonnements de référence doivent être choisis à partir du tableau 1.
2 Références normatives
Les normes suivantes contiennent des dispositions qui, par suite de la référence qui en est faite, constituent des
dispositions valables pour la présente partie de I’ISO 4037. Au moment de la publication, les éditions indiquées
étaient en vigueur. Toute norme est sujette à révision et les parties prenantes des accords fondés sur la présente
partie de I’ISO 4037 sont invitées à rechercher la possibilité d’appliquer les éditions les plus récentes des normes
indiquées ci-après. Les membres de la CEI et de I’ISO possèdent le registre des Normes internationales en vigueur
à un moment donné.
ISO 197-I :1983, Cuivre et alliages de cuivre - Termes et définitions - Partie 7: Matériaux.
ISO 1677: 1977, Sources radioactives scellées - Généralités.
ISO 3534-l :1993, Statistique - Vocabulaire et symboles - Partie 7: Probabilités et termes statistiques généraux.
ISO 8963:1988, Dosimétrie de rayonnements de référence X et gamma pour la radioprotection dans le domaine
d’énergie comprise entre 8 keV et 1,3 MeV.
ICRU Report 1 Ob, Physical Aspects of Irradiation, National Bureau of Standards Handbook 85 (1964).
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ISO 4037=1:1996(F) @ ISO
Tableau 1 - Liste de référence des rayonnements X et gamma avec leur énergie moyenne
Valeurs en kiloélectronvolts
Rayons
Rayons X de
T T
gamma,
fluorescence,
Série à faible énergie
Série à spectre Série à spectre Série à fort débit
énergie
moyenne
étroit large
débit de kerma
le kerma dans l’ai
moyenne
dans l’air
8
&6 85 7,5
93
12 13
16
15,8
17,5 17
20 20
24
23,2
25,3 26
30
31
33
37,4 37
40,l
48 48 45
49,l
60 57 57
59,3 59 I 5 (241Am)
65
68,8
75,0 79
87 83
100 104 102
98.4
109
118 122
149 137 146
164 173 147
185
211 208 208
250
662(137Cs)
173 et1333(60C~
4400 ('*c)
6 000 (Ti)
6 130"
'60 et16N
8 500 (Ni)
) Lorsqu’ils sont promts par des protons d ergie proche du seuil, voir 7.1.
2
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ISO 4037=1:1996(F)
@ ISO
3 Définitions
l Pour les besoins de la présente partie de I’ISO 4037, les définitions suivantes s’appliquent.
3.1 énergie moyenne des photons, Ë : Rapport défini par la formule:
Emax
@E EdE
5
Ë= OEmx
@E dE
f
0
ou oE est la dérivée de la fluence oE des photons primaires d’énergie E aux énergies Comprises entre E et
E + dEil], définie par
Dans la présente partie de I’ISO 4037, cette énergie est désignée d’une manière abrégée par ((énergie moyenne)).
3.2 résolution spectrale, RE (largeur totale à mi-hauteur): Rapport, exprimé en pourcentage, défini par la formule:
AE
RE=EX1OO
où AE est la largeur du spectre à la moitié de son ordonnée maximale.
NOTE - Dans le cas où des raies de fluorescence sont présentes dans le spectre, la largeur spectrale mesurée est
seulement celle du spectre continu.
Dans la présente partie de I’ISO 4037, cette définition est désignée, par abréviation, par ((résolution)).
3.3 couche de demi-atténuation (kerma dans l’air), CDA ou CDA,[*]: Épaisseur du matériau spécifié qui atténue
le faisceau de rayonnement de telle sorte que le débit de kerma dans l’air est réduit à la moitié de sa valeur
d’origine. Dans cette définition, l’apport de tous les rayonnements diffusés, autres que ceux pouvant être présents
à l’origine dans le faisceau concerné, est considéré comme exclu.
3.4 coefficient d’homogénéité, h: Rapport entre la première et la deuxième couche de demi-atténuation (kerma
dans l’air):
Ière CDA
h=
2 ème CDA
3.5 énergie efficace, Eeff (d’un rayonnement constitué de rayons X de différentes énergies): Énergie des rayons
X monoénergétiques ayant la même CDA.
3.6 valeur de la tension crête; taux d’oscillation: Rapport, exprimé en pourcentage, défini, pour un courant
donné, par la formule:
u
max - umin
x100
u
max
est la valeur maximale et Umin la valeur minimale entre lesquelles la tension oscille.
où Umax
3
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ISO 4037-I :1996(F) @ ISO
3.7 groupe radiogène; générateur de rayons X: Ensemble comprenant une alimentation haute tension, un tube
radiogène avec son coffret de protection et des raccordements électriques haute tension.
3.8 tube radiogène: Tube à vide destiné à la production de rayons X par bombardement de l’anode par un
faisceau d’électrons accélérés sous une différence de potentiel.
3.9 moniteur (de faisceau): Instrument utilisé pour surveiller la stabilité du débit de kerma dans l’air pendant une
irradiation ou pour comparer les valeurs de kerma dans l’air après des irradiations successives.
3.10 rayonnement primaire (ou faisceau): Rayonnement ou faisceau produit par le tube radiogène
3.11 rayonnement secondaire [de fluorescence]: Rayonnement ou faisceau produit par un corps irradié.
3.12 blindage du tube radiogène: Panneau fixe ou mobile destiné à réduire l’apport de rayonnement diffusé aux
faisceaux primaires ou, dans le cas de la fluorescence, secondaires.
4 Rayonnements X filtrés de référence, à tension constante
4.1 Généralités
Le présent article spécifie les caractéristiques des rayonnements de référence filtrés et la méthode par laquelle un
laboratoire peut produire un rayonnement de référence spécifié.
4.1.1 Qualité du rayonnement
La qualité d’un rayonnement X filtré est caractérisée dans la présente partie de I’ISO 4037 par les paramètres
suivants:
a) énergie moyenne, Ë , d’un faisceau, exprimé en kiloélectronvolts (keV);
b) résolution, RE, exprimée en pourcentage;
c) couche de demi-atténuation (kerma dans l’air), CDA, exprimée en millimètres d’aluminium (Al) ou de cuivre
.
(CU)
I
d) coefficient d’homogénéité, h.
Dans la pratique, la qualité du rayonnement obtenue dépend principalement
- de la haute tension dans le tube radiogène,
de l’épaisseur et de la nature de la filtration totale, et
-
- des caractéristiques de la cible.
Afin d’assurer la production de rayonnements de référence en conformité avec les spécifications données,
l’installation doit satisfaire a certaines conditions. Ces dernières sont décrites en 4.2.
4.1.2 Choix des rayonnements de référence
La présente partie de I’ISO 4037 spécifie quatre séries de rayonnements de référence (voir tableau Z), chacune de
ces séries étant caractérisée par la résolution du spectre:
a) une série à faibles débits de kerma dans l’air (voir figure 1);
b) une série à spectres étroits (voir figure 2);
4
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@ ISO ISO 4037-l :1996(F)
c) une série à spectres larges (voir figure 3);
d) une série à débits élevés de kerma dans l’air (voir figure 4).
a
Les spectres représentés sur les figures 1 à 4 se basent en grande partie sur des calculs théoriquesi et ne sont
donnés qu’à titre d’exemples. Certains spectres pratiques sont également inclus et des exemples de mesures
pratiques de spectres sont donnés dans les références 141, [5], [6], 171 et [81.
II convient d’utiliser les spectres les plus étroits, c’est-à-dire ceux avec la résolution la plus grande, pour mesurer
les variations de la réponse d’un instrument en fonction de l’énergie des photons, à condition que les débits de
kerma dans l’air de cette série soient compatibles avec la gamme de l’instrument essayé. La série à débits élevés
de kerma dans l’air convient pour déterminer les caractéristiques de saturation de certains instruments.
Les tableaux 3, 4, 5 et 6 donnent des détails sur les conditions de mise en œuvre de chacune des quatre séries. Le
tableau 7 montre un exemple de filtration additionnelle nécessaire pour produire les qualités de rayonnement des
séries à débits élevés de kerma dans l’air pour des valeurs particulières de filtration fixe.
Pour les séries à faibles débits de kerma dans l’air ainsi que pour les séries à spectre étroit et à spectre large, un
((laboratoire de référence» vérifiera, par analyse spectrométrique, que la valeur de l’énergie moyenne produite est
des spectres dans la limite de * 10 % des valeurs des tableaux 3,
dans la limite de rt 3 % et la résolution, RE,
4 et 5.
Pour les rayonnements de référence de ces trois séries dont les énergies moyennes sont inférieures à 30 keV, les
énergies moyennes et les résolutions doivent avoir, respectivement à + 5 % près et rt 15 % près, les valeurs
indiquées dans les tableaux 3, 4 et 5.
Pour les rayonnements de référence, utilisant une filtration additionnelle inférieure ou égale à 1 mm d’aluminium,
l’angle de la cible, l’état de la cible et le trajet dans l’air influencent considérablement les valeurs des énergies
moyennes, les résolutions et les CDA.
Dans le cas où le laboratoire ne dispose pas de système spectrométrique, on utilisera les caractéristiques des
hautes tensions et de la filtration indiquées dans les tableaux 3, 4 et 5 et on vérifiera les rayonnements de
référence produits par la méthode simple décrite en 4.3.
Tableau 2 - Spécifications des rayonnements X filtrés
Coefficient d’homogénéité,
Débits de kerma dans l’air
Résolution, RE
Nom de la série h caractéristiquesl) *)
(valeurs approximatives)
% Gy- h-1
I Faible débit de kerma 18à22 3x10-43)
I I 1 ,o I I
1 o-3 à 1 o-2 3)
Spectre étroit 27à37 0,75 à 1,o
St3ectre lame 48à 57 0,67
à 0,98 1 o-2 à 1 o-1 3)
Fort débit de kerma Non spécifiée 0,64 à 0,86 10-2 à 0,5
r
1
1) À une distance de 1 m du foyer, le tube débitant 1 mA.
2) Dans les conditions de l’équilibre électronique, la valeur du kerma dans l’air est approximativement égale à la dose absorbée dans l’air.
3) Aux énergies moyennes inférieures à 30 keV, ces valeurs peuvent être différentes.
5
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ISO 4037=1:1996(F) @ ISO
Tableau 3 - Caractéristiques de la série à faible débit de kerma dans l’air
Filtration additionnelle*)
Énergie
1 ère CDA4)
Résolution,
Tension du
noyenne, Ë mm
tube’)
RE
mm
kV
%
keV Pb Sn CU Al
8,5 10 0 33) 0,058 Al
17 21 20 2’03) 0,42 Al
26 21 30 0,18 4’03) I 1,46 Al
35 2,20 Al
30 21 0,25
55 0,25 CU
48 22 12
22 70 2,5 0,49 CU
60
100 1,24 CU
87 22 28 0,5
21 125 LO 2,04 CU
109 4,O
3,O LO 3,47 CU
18 170 1,5
149
315 280 0,5 4,54 CU
185 18 210
0,5 5,26 CU
240 5,5 zo
211 18
1) La tension du tube est mesurée en charge.
2) À l’exception des trois énergies les plus faibles pour lesquelles la filtration inhérente recommandée est de 1 mm de béryllium, la
filtration totale comprend la filtration additionnelle et la filtration inhérente ajustée à 4 mm d’aluminium (voir 4.2.3)
3) La filtration inhérente recommandée est de 1 mm de béryllium, mais d’autres valeurs peuvent être utilisées à condition que l’énergie
moyenne soit à rt 5 % et la résolution à f 15 % des valeurs données dans le tableau.
4) Les CDA sont mesurées à une distance de 1 m du foyer. La 2‘ eme CDA n’est pas spécifiée dans cette série car elle n’est pas
significativement différente de la première.
Tableau 4 - Caractéristiques de la série à spectre étroit
Filtration additionnelle*)
Énergie
@me
1 ère
Résolution,
Tension du
moyenne, Ë mm
tube’) CDAJ) CDA4)
RE
kV
%
keV Pb Sn CU Al mm mm
10
8 28 0 13) 0,047 Al 0,052 Al
12 33 15 0153) 0,14 Al 0,16 Al
34 20 1,03) 0,32 Al 0,37 Al
16
25 0,73 Al
20 33 2,03) 0,66 Al
30 1,15Al 1,30 Al
24 32 4,031
30 40 0,21 0,084 CU 0,091 CU
33
36 60 03 0,24 CU 0,26 CU
48
65 32 80 2,o 0,58 CU 0,62 CU
100 1,ll CU 1,17 CU
83 28 5,O
27 120 1,71 CU 1,77 CU
100 18 510
2,5 2,36 CU 2,47 CU
150
118 37
4,05 CU
1 ,o 3,O 20 3,99 CU
30 200
164
5,19 CU 5,23 CU
250 3,O zo
208 28
5,O 6,12 CU 6,15 CU
27 300 3,O
250
I
La tension du tube est mesurée en charge.
1)
2) À l’exception des cinq énergies les plus faibles pour lesquelles la filtration inhérente recommandée est de 1 mm de béryllium, la
filtration totale comprend la filtration additionnelle plus la filtration inhérente ajustée à 4 mm d’aluminium (voir 4.2.3)
3) La filtration inhérente recommandée est de 1 mm de béryllium, mais d’autres valeurs peuvent être utilisées à condition que l’énergie
moyenne soit à f 5 % et la résolution à + 15 % des valeurs données dans le tableau.
4) Les CDA sont mesurées à une distance de 1 m du foyer.
6
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@ ISO ISO 4037=1:1996(F)
Tableau 5 - Caractéristiques de la série à spectre large
Tension sur le le- CDA 2è"'= CDA
Énergie Résolution,
Filtration
tube’) CG’ Cu3’
RE
moyenne, Ë additionnelle*)
mm
% kV mm
keV
Sn CU
45 48 60 0,3 0,18 0,21
57 55 80 0,5 0,35 0,44
79 51 110
2,o 0,96 1,ll
104 56 150 LO 1,86
2,lO
137 57 200 2,o 3,08 3,31
173 56
250 4,O 4,22 4,40
208 57 300 65
5,20 5,34
1) La tension du tube est mesurée en charge.
2) La filtration totale consiste, dans chaque cas, en la filtration additionnelle plus la filtration inhérente ajustée à 4 mm d’aluminium (voir
4.2.3).
3) Les CDA sont mesurées à une distance de 1 m du foyer.
Tableau 6 - Caractéristiques de la série à fort débit de kerma dans l’air
1 ère CD/@>
Tension du tube’)
mm
kV Aluminium Cuivre
10 0,04
20 0,ll
30 0,35
60 2,4 0,077
100 0,29
200
1,7
250 2,5
280*' 3,4
300 3,4
1) La tension constante est mesurée en charge.
2) Ce rayonnement de référence a été introduit comme alternative à celui de 300 kV, lorsque 300 kV ne peuvent
pas être atteints dans les conditions de charge maximale.
3) Les CDA sont mesurées à une distance de 1 m du foyer.
7
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0 ISO
ISO 4037=1:1996(F)
Tableau 7 - Caractéristiques approximatives de la série à fort débit de kerma dans l’air
Filtration additionnelle’ ) Couche de demi-atténuation*)
Énergie
Tension
mm mm moyenne,
du tube
Ë
Première Seconde
kV keV
CU Air Al Al
Al CU CU
750 0,036 0,010 0,041 0,011
10 7,5
750 0,16 0,009 12,9
0,15 0,12 0,007
20
750 0,013 0,60 0,018 19,7
30 0,52 0,38
750 2,42 0,079 3,25 0,ll 37,3
60 3,2
750 6,56 0,30 8,05 0,47 57,4
33 0,15
100
200 1,15 2250 2,40 102
1,70 15,5
14,7
250 L6 2250 3,29 122
16,6 2,47 17,3
3,O 2250 146
280 19,o 3,99
18,6 3,37
300 2,s 2250 4,15 147
3,40 19,2
18,7
NOTE - Les valeurs figurant dans ce tableau sont tirées des tableaux B4 et B5 de Seelentag et a/.[51 et les spectres de la figure 4 ont été
calculés en utilisant les conditions définies dans les tableaux i3]. La longueur du parcours dans l’air employée, incluse dans la filtration
additionnelle, n’est significative que pour les énergies les plus faibles. Les distributions spectrales réelles obtenues dans une installation
donnée dépendent de l’angle de la cible et de sa rugosité.
1) Pour des tensions appliquées au tube supérieures à 100 kV, la filtration totale comprend la filtration additionnelle et la filtration Inhérente
ajustée à 4 mm d’aluminium (voir 4.2.3). Pour des tensions de 100 kV et au-dessous, les exemples donnés ci-dessus se réfèrent à une
filtration inhérente d’environ 4 mm de béryllium.
2) Les CDA sont mesurées à une distance de 1 m du foyer.
Pour les séries à débits élevés de kerma dans l’air, la qualité des rayonnements de référence est spécifiée en
fonction de la tension appliquée au tube radiogène et de la première couche de demi-atténuation (CDA). La
méthode de production des séries de débits élevés de kerma dans l’air est décrite en 4.4.
4.2 Conditions et méthodes de production des rayonnements de référence
4.2.1 Caractéristiques des générateurs de rayons X
Les rayonnements X doivent être produits par un générateur de rayons X dont la haute tension appliquée au tube
doit avoir une onde résiduelle inférieure à 10 %. Il est préférable d’utiliser un générateur de rayons X ayant une
onde résiduelle la plus faible possible. Des groupes radiogènes sont disponibles sur le marché avec une onde
résiduelle
La cible du tube radiogène doit être en tungstène, du type ((réflexion)) et elle doit être orientée suivant un angle au
moins égal à 20° par rapport à la direction de bombardement des électrons.
Pendant l’irradiation, la valeur moyenne du potentiel du tube doit être stable dans la limite de + 1 %.
Les effets du vieillissement augmentant la filtration inhérente, il convient d’utiliser le tube radiogène de manière à
NOTE -
réduire ces effets au maximum (voir 4.2.3).
4.2.2 Tension appliquée au tube
Le laboratoire de référence doit étalonner pour différentes valeurs et en condition de fonctionnement, l’équipement
servant à indiquer la tension appliquée au tube. Les meilleures méthodes utilisent une chaîne de résistances
étalonnée de façon appropriée ou impliquent la mesure de l’énergie maximale des photons par spectrométrie à
haute résolution. Si l’étalonnage est réalisé par spectrométrie, la tension du tube doit être définie par l’intersection
de l’extrapolation de la partie linéaire du spectre du côté des fortes énergies avec l’axe des énergies. La valeur
conventionnellement vraie de la tension du tube doit être connue à + 2 % près.
Pour les laboratoires ne disposant pas de ces moyens, il est encore possible de fixer la tension du tube de manière
à produire l’un ou l’autre des rayonnements décrits dans les tableaux 3, 4 et 5. Ceci peut être réalisé par l’une des
méthodes suivantes.
8
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@ ISO ISO 4037=1:1996(F)
a) Pour des rayonnements générés a des potentiels inférieurs à 116 kV (c’est-à-dire en dessous du seuil
d’absorption K de l’uranium à 1156 keV), l’appareil de mesure de la tension ou le voltmètre peut être étalonné
au moyen de techniques basées sur l’excitation des rayonnements caractéristiques d’un élément choisi.
b) On peut également utiliser la méthode décrite en 4.3, pour des tensions de tube supérieures à 116 kV. La
filtration inhérente doit être déterminée comme indiqué en 4.2.3 et la filtration fixe doit être ajustée à I‘a valeur
requise au moyen d’un filtre d’aluminium additionnel (la somme des filtrations constituant ainsi la nouvelle
filtration fixe). L’étalonnage de la tension du tube doit être déterminé par la couche de demi-atténuation de
référence obtenue au moyen de la méthode spécifiée en 4.3.
4.2.3 Filtration
La filtration totale est composée de la filtration fixe et de la filtration additionnelle. Pour les trois rayonnements ayant
NOTE -
les énergies les plus faibles (avec des énergies moyennes de 8,5 keV, 17 keV et 26 keV dans la série des faibles débits de
kerma dans l’air) et pour les cinq rayonnements ayant les énergies les plus faibles (avec des énergies moyennes de 8 keV,
12 keV, 16 keV, 20 keV et 24 keV pour la série de spectre étroit), la filtration fixe intègre la filtration inhérente du tube
recommandée de 1 mm de béryllium (Be). II est possible d’utiliser d’autres valeurs de filtration du tube [voir renvoi 3) des
tableaux 3 et 41.
4.2.3.1 Pour tous les autres rayonnements de référence, la filtration fixe comprend:
a) La filtration inhérente du tube à laquelle s’ajoute, le cas échéant, celle due à la chambre d’ionisation moniteur,
les filtres d’aluminium qui sont ajoutés pour obtenir une filtration fixe totale équivalente à celle de 4 mm
d’alumminium à 60 kV. Ces filtres d’aluminium doivent être placés après la filtration additionnelle (c’est-à-dire
le plus loin possible du foyer des rayons X) de manière à éliminer au maximum les rayonnements de
fluorescence de la filtration additionnelle.
b) La filtration inhérente du tube est due aux divers éléments constitutifs (verre de l’ampoule, huile, fenêtre, etc.);
elle est exprimée, pour une tension donnée, par lëpaisseur d’un filtre d’aluminium qui, en l’absence des
éléments constitutifs, produirait un rayonnement ayant la même première CDA. II est conseillé de ne pas
utiliser de tube dont la filtration inhérente dépasse 3,5 mm d’aluminium.
c) La filtration inhérente doit être contrôlée périodiquement de manière à s’assurer que cette limite n’est pas
atteinte (par le vieillissement du tube) et à procéder au réglage de la filtration fixe.
4.2.3.2 La détermination de la filtration inhérente doit être faite en mesurant, avec des écrans d’aluminium à
99,9 % de pureté, la première couche de demi-atténuation du faisceau produit par le tube sans filtration
additionnelle, à 60 kV, de la manière suivante.
a) II convient d’utiliser la méthode de mesure de la CDA conformément au Rapport ICRU IOb et la référence [9];
b) Si un moniteur à chambre d’ionisation est utilisé pendant la mesure de la filtration inhérente, il est souhaitable
de le placer entre les deux séries de collimateurs du faisceau et de le faire suivre par les écrans d’aluminium,
de manière à l’empêcher de répondre aux rayonnements rétrodiffusés par les écrans.
c) La première couche de demi-atténuation doit être déterminée au moyen d’une chambre d’ionisation dont on
connaît la réponse en fonction du débit de kerma dans l’air, pour toute la gamme d’énergie concernée. Des
corrections doivent être appliquées pour toute variation de réponse du détecteur due aux variations du spectre
des photons lorsqu’on augmente l’épaisseur de I’absorbeur d’aluminium.
d) Les mesures de la filtration inhérente doivent être effectuées de telle sorte que le rayonnement diffusé par les
absorbeurs d’aluminium et atteignant le détecteur soit négligeable car ce rayonnement augmenterait la valeur
mesurée de la CDA. Pour les rayonnements produits à des tensions supérieures à 100 kV, il convient
d’effectuer une extrapolation à un champ de taille infiniment petite.
e) II est conseillé de placer les écrans d’aluminium à égale distance du foyer du tube radiogène et du détecteur.
Le diamètre du faisceau à l’emplacement du détecteur doit être juste suffisant pour l’irradier complètement et
uniformément. La distance entre les écrans d’aluminium et le détecteur doit être égale à au moins cinq fois le
diamètre du faisceau au niveau du détecteur.
f) La courbe d’atténuation dans l’aluminium doit être tracée, la première couche de demi-atténuation déterminée
et on doit déduire de celle-ci la valeur de la filtration inhérente sur la base du tableau 8. Les résultats sont à
arrondir au dixième de millimètre le plus proche.
9
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@ ISO
ISO 4037=1:1996(F)
Tableau 8 - Filtration in hérente
,
Première CDA Filtration inhérente
mm d’aluminium à 60 kV mm d’aluminium
0,25
0,33
0,3
0,38
0,4
0,54
0,5
0,67
0,6
0,82
03
1,02
1
1,15
1,5
1,54
2
1,83
2,5
2,ll
3
2,35
3,5
2,56
4
2,75
4,5
2,94
5
3,08
6
3,35
7
3,56
\1OTE - Les résultats utilisés sont ceux de la référence [IO].
Dans le cas de rayonnement X filtré, on peut utiliser les valeurs déterminées sur la base du tableau 8 à 60 V pour
d’autres valeurs de haute tension, les variations de la filtration inhérente exprimée en millimètres d’aluminium étant
faibles par rapport à la filtration additionnelle.
NOTE - La valeur de la filtration inhérente, exprimée en millimètres d’aluminium, varie en fonction de l’énergie d’une
manière qui dépend des éléments constitutifs de la filtration inhérente.
4.2.3.3 La filtration additionnelle comprend:
a) Pour les séries à faibles débits de kerma dans l’air, à spectre étroit et à spectre large: des filtres en plomb, en
étain et en cuivre comme indiqué dans les tableaux 3, 4 et 5.
b) Pour la série à fort débit de kerma dans l’air: de l’aluminium.
Tableau 9 - Spécifications des métaux
Masse volumique nominale
@cm3
Aluminium Pureté minimale: 99,9 % 2,70
Cuivrel) Pureté minimale: 99,9 % 8,94
Étain
Pureté minimale: 99,9 % 7,28
Il,3
Plomb Haute pureté
Pureté minimale: 99,9 %
1) Voir ISO 197/1.
10
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ISO 4037=1:1996(F)
c) Pour des tensions du tube < 100 kV ou du cuivre et de l’aluminium (pour des tensions 2 100 kV): comme
indiqué dans le tableau 7.
Pour chacun des métaux choisis, l’épaisseur des filtres utilisés doit être spécifiée à zl: 5 % près et être aussi
homogène que possible (sans inclusions d’air, de soufflures, de craquelures ou de grains macroscopiques) et la
pureté des métaux doit correspondre à celle spécifiée dans le tableau 9.
Les éléments individuels de la filtration additionnelle doivent être disposés,
...
IS0
NORME
4037-1
I NT E R NAT I O NA L E
Première édition
1996-1 2-1 5
Rayonnements X et gamma de référence
pour I'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
X and gamma reference radiation for calibrating dosemeters and doserate
meters and for determining their response as a function of photon
energ y -
Part I: Radiation characteristics and production methods
Numéro de référence
IS0 4037-1 11 996(F)
---------------------- Page: 1 ----------------------
IS0 4037-1:1996(F)
Page
Sommai re
1 Domaine d'application . 1
2 Références normatives . 1
3 Définitions . 3
4 Rayonnements X filtrés de référence, à tension constante . 4
5 Rayonnements X de fluorescence . 12
6 Rayonnements gamma émis par les radionucléides . 16
7 Rayonnements de photons avec des énergies de 4 MeV
à 9 MeV . 19
Annexe
A Bibliographie . 41
O !SO 1996
Droits de reproduction réservés. Sauf prescription différente, aucune partie de cette publi-
cation ne peut etre reproduite ni utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun pro-
cédé, électronique ou mécanique, y compris !a photocopie et les microfilms, sans !'accord
écrit de I'éditeur.
Organisation internationale de normalisation
Case postale 56 CH-1 21 1 Genève 20 Suisse
Immné en Suisse
II
---------------------- Page: 2 ----------------------
IS0 4037-1:1996(F)
0 !SO
Avant-propos
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération
mondiale d‘organismes nationaux de normalisation (comités membres de
I’ISO). L’élaboration des Normes internationales est en général confiée aux
I’ISO. Chaque comité membre intéressé par une
comités tecnniques de
étude a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les
organisations internationales, gouvernementales et non gouvernemen-
tales, en liaison avec I’ISO participent également aux travaux. L’ISO colla-
bore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (CEI)
en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les projets de Normes internationales adoptés par les comités techniques
Leur publication comme
sont soumis aux comités membres pour vote
Normes internationales requiert l‘approbation de 75 % au moins des co-
mites membres votants
La Norme internationale IS0 4037-1 a ete élaborée par le comite technique
lSO/TC 85, inergie nucléaire, sous-comité SC 2, Radioprotection
Cette première édition de I‘ISO 4037-1 et I’ISO 4037-2 annule et remplace
la première édition (IS0 4037.1 979), dont elle constitue une révision
technique.
L’ISO 4037 comprend les parties suivantes, présentées sous le titre
général Rayonnements 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 I: Caractéristiques des rayonnements et méthodes de
production
- Partiez: Dosimétrie des rayonnements X et gamma de référence
pour la radioprotection dans les gammes d’énergie allant de 8 keV à
1,3 MeV et de 4 MeVà 9 MeV.
L’annexe A de la présente partie de I’ISO 4037 est donnée uniquement 8
titre d‘information.
...
ill
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NORME INTERNATIONALE O IS0 IS0 4037-1:1996(F)
Rayonnements X et gamma de référence pour I‘étalonnage des
dosimètres et des débitmètres, et pour la détermination de leur
réponse en fonction de l‘énergie des photons -
Partie I:
Caracteristiques des rayonnements et méthodes de production
1 Domaine d’application
La présente partie de I‘ISO 4037 spécifie les caractéristiques et les méthodes de production des rayonnements X
et gamma de référence pour I’étalonnage des dosimètres et des débitmètres de radioprotection aux débits de
l’air de 10 pGy.h-l à 10 Gy.h-l, et pour la détermination de leur réponse en fonction de l’énergie des
kerma dans
Dhotons.
Les méthodes de production d’un groupe de rayonnements de référence pour une gamme d’énergie donnée sont
définies dans quatre parties qui précisent les caractéristiques de ces rayonnements. Les quatre groupes de
rayonnement de référence sont:
dans la gamme des énergies comprises approximativement entre 7 keV et 250 keV, des rayonnements X
a)
filtrés à tension constante et les rayonnements gamma de I’américium-241;
dans la gamme d’énergie de 8 keV à 1 O0 keV, les rayonnements X de fluorescence;
b)
dans la gamme d’énergie de 600 keV à 1,3 MeV, les rayonnements gamma émis par des radioéléments;
c)
d) dans la gamme d’énergie de 4 MeV à 9 MeV, les rayonnements gamma produits par des réacteurs et des
accélérateurs.
Les rayonnements de référence doivent être choisis à partir du tableau 1.
2 Références normatives
Les normes suivantes contiennent des dispositions qui, par suite de la référence qui en est faite, constituent des
dispositions valables pour la présente partie de I’ISO 4037. Au moment de la publication, les éditions indiquées
étaient en vigueur. Toute norme est sujette à révision et les parties prenantes des accords fondés sur la présente
I’ISO 4037 sont invitées à rechercher la possibilité d’appliquer les éditions les plus récentes des normes
partie de
indiquées ci-après. Les membres de la CE1 et de I’ISO possèdent le registre des Normes internationales en vigueur
à un moment donné.
IS0 197-1 :I 983, Cuivre et alliages de cuivre - Termes et définitions - Partie I: Matériaux.
IS0 1677:1977, Sources radioactives scellées - Généralités.
IS0 3534-1 :I 993, Statistique - Vocabulaire et symboles - Partie I: Probabilités et termes statistiques généraux
IS0 8963: 1988, Dosimétrie de rayonnements de référence X et gamma pour la radioprorection dans le domaine
d‘énergie comprise entre 8 keVet 1,3 MeV.
ICRU Report 1 Ob, Physicai Aspects of /rrad/ation. National Bureau of Standards handbook 85 (1 964)
1
---------------------- Page: 4 ----------------------
IS0 4037-1:1996(F)
0 IS0
Tableau 1 - Liste de référence des rayonnements X et gamma avec ieur energie moyenne
Valeurs en kiloélectronvolts
Rayons X filtrés,
Rayons
Rayons X de
énergie moyenne
gamma,
fluorescence,
Série à faible
Série à spectre énergie
Série à spectre
Série à fort débit
énergie
moyenne
débit de kerma étroit
large
moyenne !e kerma dans l’ail
dans l‘air
8
8,6 7,5
9,9
12
13
15,8
16
17.5 17
20 20
23,2 24
25,3 26
30
31
33
37,4
37
40,l
43 48 45
49,l
59.3 60 57
57 59,5 1241Am)
65
68,8
75,O 79
87 83
98,4 1 O0
104 102
1 O9
118
122
149 137 146
164
173 147
185
21 1 208 208
250
662(13’Cs)
173 et I 333 (%O
4 400 (I2C)
6 O00 (Ti)
6 130’)
l60 et 16N
8 500 (Ni)
Lorsau’ils sont moi ts par des protons d’énergie proche du seuil, voir 7.1.
2
---------------------- Page: 5 ----------------------
0 IS0 IS0 4037-1:1996(F)
3 Définitions
Pour les besoins de la présente partie de I'ISO 4037, les définitions suivantes s'appliquent.
énergie moyenne des photons, Ë : Rapport défini par la formule:
3.1
E rriax
@E EdE
- E= I,
JOEmx @E dE
oh OE est la dérivée de la fluence DE des photons primaires d'énergie E aux énergies comprises entre E et
ET dE[l], définie par
d'une manière abrégée par ccénergie moyenne)).
Dans la présente partie de I'ISO 4037, cette énergie est désignée
3.2 resolution spectrale, RE (largeur totale a mi-hauteur): Rapport, exprimé en pourcentage, défini par la formule:
AE
R, = - x 1 O0
E
où ,A,? est la largeur du spectre à la moitié de son ordonnée maximale.
NOTE - Dans le cas où des raies de fluorescence sonr présentes dans le spectre, la largeur spectrale mesurée est
seulement celle du spectre continu.
Dans la présente partie de I'lSO 4037, cette définition est désignée, par abréviation, par ((résolution))
3.3 couche de demi-atténuation (kerma dans l'air), CDA ou CDAX[*1: Épaisseur du matériau spécifié qui atténue
le faisceau de rayonnement de telle sorte que le débit de kerma dans l'air est réduit à la moitié de sa valeur
d'origine. Dans cette définition, l'apport de tous les rayonnements diffusés, autres que ceux pouvant être présents
à l'origine dans le faisceau concerné, est considéré comme exclu.
3.4 coefficient d'homogénéité, h: Rapport entre la première et la deuxième couche de demi-atténuation (kerma
dans l'air):
lère CDA
h=
*ème CDA
3.5 énergie efficace, E,ff (d'un rayonnement constitué de rayons X de différentes énergies): Énergie des rayons
X monoénergétiques ayant la même CDA.
3.6 valeur de la tension crête; taux d'oscillation: Rapport, exprimé en pourcentage, défini, pour un courant
donné, par la formule:
ou est la valeur maximale et U,,, la valeur minimale entre lesquelles la tension oscille.
3
U,,,
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3.7 groupe radiogène; générateur de rayons X: Ensemble comprenant une alimentation haute tension, un tube
radiogène avec son coffret de protection et des raccordements électriques haute tension.
3.8 tube radiogène: Tube à vide destiné à la Droduction de rayons X par bombardement de l’anode par un
faisceau d’électrons accélérés sous une différence de potentiel.
3.9 moniteur (de faisceau): Instrument utilisé pour surveiller la stabilité du débit de kerma dans l’air pendani une
irradiation ou pour comparer les valeurs de kerma dans l’air après des irradiations successives
3.10 rayonnement primaire (ou faisceau): Rayonnement ou faisceau produit par le tube radiogene
3.1 1 rayonnement secondaire [de fluorescencel: Rayonnement ou faisceau produit par un corps irradié.
3.12 blindage du tube radiogène: Panneau fixe ou mobile destiné à réduire l’apport de rayonnement diffusé aux
faisceaux primaires ou, dans le cas de la fluorescence, secondaires
4 Rayonnements X filtrés de référence, a tension constante
4.1 Generalites
Le présent article spécifie les caractéristiques des rayonnements de référence filtrés et la méthode par laquelle un
laboratoire peut produire un rayonnement de référence spécifié.
4.1.1 Qualité du rayonnement
La qualité d‘un rayonnement X filtré est caractérisée dans la présente partie de I’ISO 4037 par les paramètres
suivants:
énergie moyenne, ËI d’un faisceau, exprimé en kiloélectronvolts (keV);
a)
résolution, RE, exprimée en pourcentage;
b)
c) couche de demi-atténuation (kerma dans l‘air), CDA, exprimée en millimètres d’aluminium (AI) ou de cuivre
(Cu);
d) coefficient d’homogénéité, h.
Dans la pratique, la qualité du rayonnement obtenue dépend principalement
- de la haute tension dans le tube radiogène,
- de I’épaisseur et de la nature de la filtration totale, et
- des caractéristiques de la cible.
Afin d‘assurer la production de rayonnements de référence en conformité avec les spécifications données,
l’installation doit satisfaire à certaines conditions. Ces dernières sont décrites en 4.2.
4.1.2 Choix des rayonnements de référence
La présente partie de I‘ISO 4037 spécifie quatre séries de rayonnements de référence (voir tableau 2), chacune de
ces séries étant caractérisée par la résolution du spectre:
une série à faibles débits de kerma dans l’air (voir figure 1 );
a)
b) une série spectres etroits (voir figure 2);
4
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0 IS0 IS0 4037-1:1996(F)
une série à spectres larges (voir figure 3);
c)
une série à débits élevés de kerma dans l’air (voir figure 4).
d)
Les spectres représentés sur les figures 1 à 4 se basent en grande partie sur des calculs théoriques[3] et ne sont
donnés qu’à titre d’exemples. Certains spectres pratiques sont également inclus et des exemples de mesures
pratiques de spectres sont donnés dans les références 141, [51, [61, [71 et [81.
II convient d‘utiliser les spectres les plus étroits, c‘est-à-dire ceux avec la résolution la plus grande, pour mesurer
les variations de la réponse d’un instrument en fonction de l’énergie des photons, à condition que les débits de
à débits élevés
kerma dans l’air de cette série soient compatibles avec la gamme de l’instrument essayé. La série
de kerma dans l‘air convient pour déterminer ies caractéristiques de saturation de certains instruments.
5 et 6 donnent des détails sur les conditions de mise en œuvre de chacune des quatre séries. Le
Les tableaux 3, 4,
tableau 7 montre un exemple de filtration additionnelle nécessaire pour produire les qualités de rayonnement des
séries à débits élevés de kerma dans l‘air pour des valeurs particulières de filtration fixe.
Pour les séries à faibles débits de kerma dans l’air ainsi que pour les séries à spectre étroit et à spectre large, un
((laboratoire de référence)) vérifiera, par analyse spectrométrique, que la valeur de l‘énergie moyenne produite est
dans la limite de f 3 YO et la résolution, RE, des spectres dans la limite de k 10 % des valeurs des tableaux 3,
4 et 5.
Pour les rayonnements de référence de ces trois séries dont les énergies moyennes sont inférieures à 30 keV, les
énergies moyennes et les résolutions doivent avoir, respectivement à lir 5 % près et k 15 YO près, les valeurs
3, 4 et 5.
indiquées dans les tableaux
Pour les rayonnements de référence, utilisant une filtration additionnelle inférieure ou égale à 1 mm d’aluminium,
l‘angle de la cible, I’état de la cible et le trajet dans l’air influencent considérablement les valeurs des énergies
moyennes, les résolutions et les CDA.
Dans le cas où le laboratoire ne dispose pas de système spectrométrique, on utilisera les caractéristiques des
hautes tensions et de la filtration indiquées dans les tableaux 3, 4 et 5 et on vérifiera les rayonnements de
référence produits par la méthode simple décrite en 4.3.
Tableau 2 - Spécifications des rayonnements X filtrés
Coefficient d’homogénéité,
Débits de kerma dans l’air
Résolution, RE
Nom de la série
h caractéristiquesl) 2)
Y0 (valeurs approximatives) Gy h-1
Faible débit de lterrna 18 à 22 I 1 .O 3 x I 0-4 3)
I Spectre étroit I 27 à 37 I 0,75 à 1,0 I 10-3 10-2 31 I
I Spectre large I 48 à 57 I 0,67 à 0,98 I 10-2 a 10-1 31 I
Fort débit de kerrna Non spécifiée 0,64 à 0,86 1 O-* à 0,5
5
---------------------- Page: 8 ----------------------
@ IS0
IS0 4037-1:1996(F)
Tableau 3 - Caractéristiques de la série à faible débit de kerma dans l'air
Filtration additionnelle*)
Énergie
lère CDA~I
Résolution, Tension du
moyenne, Ë
RE tubel) rnrn
Cu I AI I mm
10 0,33) 0.058 Ai
8,5
17 21 20 2,031 0,42 AI
26 30 0,18 4,03) 1,46 AI
21
30 21 35 0,25 2,20 AI
48 22 55 1,2 0,25 Cu
60 22 70 0,49 Cu
2,5
87 22 1 O0 1,24 Cu
2,o 0,5
1 O9 125 2,04 Cu
21 4,O 1 .O
149 18 170 3,47 Cu
1,5 3,O 1 .O
O
185 18 21 4.54 Cu
3,5 2,o 0,5
211 I 18 I 240 I 5.5 I 2,O 0,5 5,26 Cu
1) La tension du tube est mesurée en charge.
2) À l'exception des trois énergies les plus faibles pour lesquelles ta filtration inhérente recommandée est de 1 mm de béryllium. la
filtration totale comprend la filtration additionnelle et la filtration inhérente ajustée à 4 mm d'aluminium (voir 4.2.3)
3) La filtration inhérente recommandée est de 1 mm de béryllium, mais d'autres valeurs peuvent étre utilisées à condition que l'énergie
moyenne soit à f 5 % et la résolution à f 15 YO des valeurs données dans le tableau.
4) Les CDA sont mesurées à une distance de 1 m du foyer. La 2ème CDA n'est pas spécifiée dans cette série car elle n'est pas
significativement différente de la première.
Tableau 4 - Caractéristiques de la série à spectre étroit
Filtration additionnelle*)
Énergie
1 ère 2ème
Résolution, Tension du
moyenne, Ë mm
tubel) CDA41
RE CDA4)
kV
Y0
keV mrn
Pb Sn Cu AI rnm
~
8 28 10 0,131 0,047 AI 0,052 AI
0.14 AI
12 33 15 0.53) 0,16 AI
16 34 20 1,03) 0,32 AI 0,37 AI
20 33 25 2,031 0,66 AI 0,73 AI
24 32 30 4,031 1,15Al 1,30 AI
40 0,084 Cu 0,091 Cu
33 30 0,21
48 36 60 0,24 Cu 0.26 Cu
0,6
65 32 80 0,58 Cu 0,62 Cu
2,o
1,11 Cu
83 28 1 O0 1.17 Cu
5,O
1 O0 27 120 1,71 Cu 1,77 Cu
1 ,O 5,O
118 37 150 2,36 Cu 2,47 Cu
2,5
164 30 200 1 .O 3.0 2.0 3,99 Cu 4.05 Cu
5,19 Cu
208 28 2,o 5.23 Cu
250 27 6,12 Cu 6,15 Cu
3,O
1) La tension du tube est mesurée en charge.
2) À l'exception des cinq énergies les plus faibles pour lesquelles la filtration inhérente recommandée est de 1 mm de béryllium, la
filtration totale comprend la filtration additionnelle plus la filtration inhérente ajustée a 4 mm d'aluminium (voir 4.2.3)
3) La filtration inhérente recommandée est de 1 mm de béryllium, mais d'autres valeurs peuvent être utilisées à condition que l'énergie
moyenne soit à f 5 % et la résolution à f 15 des valeurs données dans le tableau.
4) Les CDA sont mesurées à une distance de 1 m du foyer.
6
'?'O
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Tableau 5 - Caractéristiques de la série à spectre large
2ème CDA
Energie Résolution, Tension sur le Filtration lbre CDA
tube’) additionnelle2) Cu31
RE
moyenne, Ë
kV mm
Y0
keV
45 48 60 0,18
0,3
0,35
57 55 80 0.5 0.44
79 51 110 2.0 0,96 1,11
104 56 150 1,86 2,l O
57 200 3.08 3.31
137
173 56 250 4,22
208 57 300 5,20
1) La tension du tube est mesurée en charge
2) La filtration totale consiste, dans chaque cas, en la filtration additionnelle plus la filtration inherente ajustee a 4 mm d’aluminium (voir
4 2 3)
31 Les CDA sont mesurees a une distance de 1 m du foyer
Tableau 6 - Caractéristiques de la série à fort débit de kerma dans l’air
lire CDA3)
Tension du tube’)
mm
kV
Aluminium I Cuivre
10 0,04
20 0.1 1
30 0,35
60 2.4 0,077
1 O0 0,29
200
1,7
250
2,5
2802)
3,4
300
3.4
1) La tension constante est mesuree en charge
2) Ce rayonnement de reference a ete introduit comme alternative a celui de 300 kV, lorsque 300 kV ne peuvent
pas etre atteints dans les conditions de charge maximale
31 Les CDA sont mesurees a une distance de 1 m du foyer
7
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IS0 4037-1:1996(F) @ IS0
Tableau 7 - Caractéristiques approximatives de Oa serie à fort débit de kerma dans l’air
Filtration additionnelle” Couche de derni-atténuation2)
Filtration additionnelle” Couche de derni-atténuation2) Énergie Énergie
Tension
Tension mm mm mm moyenne, moyenne,
mm
- -
du tube
du tube
Première Seconde E E
Première I Seconde
kV kV Air AI Cu AI Cu keV keV
Air AI Cu AI Cu
AI AI 1 Cu Cu
750 0,036 0,010 0,041 0,011
10 10 750 0,036 0,010 0,041 0,011 7,5 7,5
20 0,15 750 750 0,12 0,12 0,007 0,007 0,16 0,16 0,009 0,009 12,9 12,9
20 0,15
30 30 0,52 0,52 750 750 0,38 0,38 0,013 0,013 0,60 0,60 0,018 0,018 19,7 19,7
60 60 3,2 750 750 2,42 2,42 0,079 0,079 3,25 3,25 0,11 0,11 37,3 37,3
3,2
1 1 O0 O0 3,9 3,9 0,15 0,15 750 750 6,56 6,56 0,30 0,30 8,05 8,05 0,47 0,47 57,4 57,4
200 200 1,15 1,15 2 2 250 250 14,7 14,7 1.70 1.70 15,5 15,5 2,40 2,40 102 102
250 250 1,6 2 2 250 250 16,6 16,6 2,47 2,47 17,3 17,3 3,29 3,29 122 122
1,6
2 250 18,6 3.37 19,o 3,99
280 280 3,O 3,O 2 250 18,6 3.37 19,o 3,99 146 146
300 300 2.5 2 2 250 250 18,7 18,7 3,40 3,40 19,2 19,2 4.1 4.1 5 5 147 147
2.5
NOTE - Les valeurs figurant dans ce tableau sont tirees des tableaux B4 et 85 de Seelentag er a/ [51 et les spectres de la figure 4 ont ete
incluse dans la filtration
calcules en utilisant les conditions definies dans les tableaux 131 La longueur du parcours dans I air employee
additionnelle n est significative que pour les energies les plus faibles Les distributions spectrales reelles obtenues dans une installation
donnee dependent de I angle de la cible et de sa rugosite
I) Pour des tensions appliquees au tube superieures a 100 kV, la filtration totale comprend la filtration additionnelle et la filtration inherente
ajustee a 4 mm d’aluminium (voir 4 2 3) Pour des tensions de 100 kV er au-dessous les exemples donnes ci-dessus se referent a une
filtration inherente d environ 4 mm de beryllium
2) Les CDA sont mesurees a une distance de 1 m du foyer
Pour les séries à débits élevés de kerma dans l’air, la qualité des rayonnements de référence est spécifiée en
fonction de la tension appliquée au tube radiogène et de la première couche de demi-atténuation (CDA). La
méthode de production des séries de débits élevés de kerma dans l’air est décrite en 4.4.
4.2 Conditions et méthodes de production des rayonnements de référence
4.2.1 Caractéristiques des générateurs de rayons X
Les rayonnements X doivent être produits par un générateur de rayons X dont la haute tension appliquée au tube
doit avoir une onde résiduelle inférieure à 10 9’0. II est préférable d’utiliser un générateur de rayons X ayant une
la plus faible possible. Des groupes radiogènes sont disponibles sur le marché avec une onde
onde résiduelle
résiduelle
La cible du tube radiogène doit être en tungstène, du type ((réflexion)) et elle doit être orientée suivant un angle au
moins égal à 20” par rapport à la direction de bombardement des électrons.
Pendant l’irradiation, la valeur moyenne du potentiel du tube doit être stable dans la limite de f 1 %.
NOTE - Les effets du vieillissement augmentant la filtration inhérente, il convient d’utiliser le tube radiogène de manière à
réduire ces effets au maximum (voir 4.2.3).
4.2.2 Tension appliquée au tube
Le laboratoire de référence doit étalonner pour différentes valeurs et en condition de fonctionnement, I‘équipement
servant à indiquer la tension appliquée au tube. Les meilleures méthodes utilisent une chaîne de résistances
étalonnée de façon appropriée ou impliquent la mesure de l‘énergie maximale des photons par spectrométrie à
haute résolution. Si I‘étalonnage est réalise par spectrométrie, la tension du tube doit être définie par l’intersection
la partie linéaire du spectre du côté des fortes énergies avec l’axe des énergies. La valeur
de l‘extrapolation de
conventionnellement vraie de la tension du tube doit être connue à f 2 % près.
Pour les laboratoires ne disposant pas de ces moyens, il est encore possible de fixer la tension du tube de manière
à produire l‘un ou l’autre des rayonnements décrits dans les tableaux 3, 4 et 5. Ceci peut être réalisé par l’une des
méthodes su iva n tes.
8
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a) Pour des rayonnements générés à des potentiels inférieurs à 116 kV (c'est-à-dire en dessous du seuil
d'absorption K de l'uranium à 1 15,6 keV), l'appareil de mesure de la tension ou le voltmètre peut être étalonné
au moyen de techniques basées sur l'excitation des rayonnements caractéristiques d'un élément choisi.
On peut également utiliser la méthode décrite en 4.3, pour des tensions de tube supérieures a 116 kV. La
b)
filtration inhérente doit être déterminée comme indiqué en 4.2.3 et la filtration fixe doit être ajustée à la valeur
requise au moyen d'un filtre d'aluminium additionnel (la somme des filtrations constituant ainsi la nouvelle
filtration fixe). L'étalonnage de la tension du tube doit être déterminé par la couche de demi-atténuation ae
référence obtenue au moyen de la méthode spécifiée en 4.3.
4.2.3 Filtration
NOTE - La filtration totale est composée de la filtration fixe et de la filtration additionnelle. Pour les trois rayonnements ayant
les energies les plus faibles iavec des énergies moyennes de 8,5 keV, 17 keV et 26 keV dans la série des faibles débits de
kerma dans l'air) et pour les cinq rayonnements ayant les énergies les plus faibles (avec des énergies moyennes de 8 keV,
12 keV, 16 keV, 20 keV et 24 keV pour la série de spectre étroit), la filtration fixe intègre la filtration inhérente du tube
recommandée de 1 mm de béryllium (Be). II est possible d'utiliser d'autres valeurs de filtration du tube [voir renvoi 3) des
tableaux 3 et 41.
4.2.3.1 Pour tous les autres rayonnements de référence, la filtration fixe comprend:
La filtration inhérente du tube à laquelle s'ajoute, le cas échéant, celle due à la chambre d'ionisation moniteur,
a)
les filtres d'aluminium qui sont ajoutés pour obtenir une filtratior; fixe totale équivalente à celle de 4 mm
d'alumminium à 60 kV. Ces filtres d'aluminium doivent être placés après la filtration additionnelle (c'est-à-dire
le plus loin possible du foyer des rayons X) ae manière à éliminer au maximum les rayonnements de
fluorescence de la filtration additionnelle.
La filtration inhérente du tube est due aux divers éléments constitutifs (verre de l'ampoule, huile, fenêtre, etc.):
b)
elle est exprimée, pour une tension donnée, par I'épaisseur d'un filtre d'aluminium qui, en l'absence des
éléments constitutifs, produirait un rayonnement ayant la même première CDA. II est conseillé de ne pas
utiliser de tube dont la filtration inhérente dépasse 3,5 mm d'aluminium.
La filtration inhérente doit être contrôlée périodiquement de manière à s'assurer que cette limite n'est pas
c)
atteinte (par le vieillissement du tube) et à procéder au réglage de la filtration fixe.
4.2.3.2 La détermination de la filtration inhérente doit être faite en mesurant, avec des écrans d'aluminium à
99,9 % de pureté, la première couche de demi-atténuation du faisceau produit par le tube sans filtration
additionnelle, à 60 kV, de la manière suivante.
Il convient d'utiliser la méthode de mesure de la CDA conformément au Rapport ICRU 10b et la référence [91;
Si un moniteur à chambre d'ionisation est utilisé pendant la mesure de la filtration inhérente, il est souhaitable
de le placer entre les deux séries de collimateurs du faisceau et de le faire suivre par les écrans d'aluminium,
de manière à l'empêcher de répondre aux rayonnements rétrodiffusés par les écrans.
La première couche de demi-atténuation doit être déterminée au moyen d'une chambre d'ionisation dont on
connaît la réponse en fonction du débit de kerma dans l'air, pour toute la gamme d'énergie concernée. Des
corrections doivent être appliquées pour toute variation de réponse du détecteur due aux variations du spectre
des photons lorsqu'on augmente I'épaisseur de I'absorbeur d'aluminium.
Les mesures de la filtration inhérente doivent être effectuées de telle sorte que le rayonnement diffusé par les
absorbeurs d'aluminium et atteignant le détecteur soit négligeable car ce rayonnement augmenterait la valeur
mesurée de la CDA. Pour les rayonnements produits à des tensions supérieures à 100 kV, il convient
d'effectuer une extrapolation à un champ de taille infiniment petite.
Il est conseillé de placer les écrans d'aluminium à égale distance du foyer du tube radiogène et du détecteur.
Le diamètre du faisceau à l'emplacement du détecteur doit être juste suffisant pour l'irradier complètement et
uniformément. La distance entre les écrans d'aluminium et le détecteur doit être égale à au moins cinq fois le
diamètre du faisceau au niveau du détecteur.
La courbe d'atténuation dans l'aluminium doit être tracée, la première couche de demi-atténuation déterminée
et on doit déduire de celle-ci la valeur de la filtration inhérente sur la base du tableau 8 Les résultats sont à
arrondir au dixième de millimètre le plus proche
9
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Tableau 8 - Filtration inhérente
~~
Filtration inhérente
Première CDA
mm d'aluminium Q 60 kV mm d'aluminium
0,33
0,38
0,54
0,67
0.82
1 ,O2
1,15
1,54
1.83
2,11
2,35 3
2,56
3.5
4
2,75
2.94
4.5
3,08 5
6
3.35
3.56 7
NOTE - Les résultats utilisés sont ceux de la référence [101
Dans le cas de rayonnement X filtré, on peut utiliser les valeurs déterminées sur la base du tableau 8 à 60 V pour
d'autres valeurs de haute tension, les variations de la filtration inhérente exprimée en millimètres d'aluminium étant
faibles par rapport à la filtration additionnelle.
NOTE - La valeur de la filtration inherente, exprimee en millimetres d'aluminium, varie en fonction de I'energie d'une
maniere qui dépend des déments constitutifs de la filtration inherente
4.2.3.3 La filtration additionnelle comprend:
Pour les séries à faibles débits de kerma dans l'air, à spectre étroit et à spectre large: des filtres en plomb, en
a)
étain et en cuivre comme indiqué dans les tableaux 3, 4 et 5.
b) Pour la série à fort débit de kerma dans l'air: de l'aluminium.
Tableau 9 - Spécifications des métaux
~
Masse volumique nominale
Métal Qualité
g/cm3
Aluminium Pureté minimale 99,9 YO 2,70
Cuivre') Pureté minimale 99,9 YO 8.94
7,28
Etain Pureté minimale 99,9 9'0
11,3
Plomb Haute purete
Pureté minimale 99,9 YO
1) Voir IS0 197/1.
I
10
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Pour des tensions du tube < 100 kV ou du cuivre et de l’aluminium (pour des tensions 2 100 kV): comme
c)
indiaué dans le tableau 7.
Pour chacun des métaux choisis, I‘épaisseur des filtres utilisés doit être spécifiée à k 5 % près et être aussi
homogène que possible (sans inclusions d’air, de soufflures, de craquelures ou de grains macroscopiques) et la
pureté des métaux doit correspondre à celle spécifiée dans le tableau 9
Les éléments individuels de la filtration additionnelle doivent être disposés, à partir du foyer, dans l’ordre
décroissant de leurs numéros atomiques.
4.3 Autre méthode de mise en Oeuvre des rayonnements de référence
Cette méthode permet à un laboratoire qui ne dispose pas des moyens de mesure de la valeur de la tension du
tube de définir les réglages de cette tensi
...
Questions, Comments and Discussion
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