ISO 4037-1:2019

NORME ISO
INTERNATIONALE 4037-1
Deuxième édition
2019-01
Radioprotection — 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
Radiological protection — 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
©
ISO 2019
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Sommaire Page
Avant-propos .v
Introduction .vi
1 Domaine d’application . 1
2 Références normatives . 3
3 Termes et définitions . 3
4 Rayonnements X filtrés de référence, à tension constante. 7
4.1 Généralités . 7
4.1.1 Réalisation des champs de rayonnement de référence . 7
4.1.2 Principe des coefficients de conversion . 7
4.1.3 Qualité de rayonnement . 8
4.1.4 Choix des rayonnements de référence . 8
4.2 Conditions et méthodes de production des rayonnements X de référence .15
4.2.1 Caractéristiques du générateur haute tension .15
4.2.2 Tension du tube et résistance de protection .16
4.2.3 Filtration .17
4.2.4 Limitations concernant les champs adaptés.21
4.2.5 Obturateur de rayons X .22
4.2.6 Ouverture du faisceau .22
4.3 Uniformité du champ et rayonnement diffusé.22
4.3.1 Diamètre du champ .22
4.3.2 Uniformité du champ .23
4.3.3 Rayonnement diffusé .23
4.4 Récapitulatif des exigences applicables aux champs de rayonnement X de référence.23
4.5 Validation d’un rayonnement X de référence .24
4.5.1 Généralités .24
4.5.2 Critères pour une validation par détermination des CDA .25
4.5.3 Appareillage pour le mesurage des CDA .26
4.5.4 Mode opératoire de mesurage des CDA .27
4.5.5 Critères pour une validation par dosimétrie .27
4.5.6 Critères pour une validation par spectrométrie .28
5 Rayonnements gamma émis par les radionucléides .28
5.1 Généralités .28
5.2 Radionucléides utilisés pour la production des rayonnements gamma .28
5.3 Spécifications des sources de rayonnement .28
5.3.1 Sources .28
5.3.2 Gainage .29
5.4 Installation d’irradiation et influence du rayonnement diffusé .29
5.4.1 Exigences générales .29
5.4.2 Installation en géométrie collimatée .29
5.4.3 Modification du débit de kerma dans l’air au moyen d’atténuateurs en plomb .31
5.5 Contrôle de conformité d’une installation .31
6 Rayonnements de photons avec des énergies de 4 MeV à 9 MeV .31
6.1 Généralités .31
6.2 Production des rayonnements de référence.32
6.2.1 Généralités .32
6.2.2 Rayonnements de référence de photons produits par la désexcitation de
16 19 16
O dans la réaction F(p, αγ) O .32
6.2.3 Rayonnement de référence de photons produits par la désexcitation du C .34
6.3 Diamètre du faisceau et uniformité du champ de rayonnement .35
6.4 Contamination des rayonnements de photons de référence .35
6.4.1 Généralités .35
6.4.2 Contamination des rayonnements de références commune à toutes les
méthodes de production des rayonnements de référence .36
6.4.3 Contamination additionnelle des rayonnements de référence produits par
un accélérateur, provenant de la désexcitation de O .36
Annexe A (informative) Rayonnements X de fluorescence pour lesquels les informations
sont insuffisantes pour des champs adaptés ou caractérisés . .37
Annexe B (informative) Rayonnement gamma émis par le radionucléide Am pour lequel
les informations sont insuffisantes pour des champs adaptés ou caractérisés .44
Annexe C (informative) Rayonnements X filtrés continus fondés sur l’indice de qualité .47
Bibliographie .50
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Avant-propos
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d’organismes
nationaux de normalisation (comités membres de l’ISO). L’élaboration des Normes internationales est
en général confiée aux comités techniques de l’ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude
a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales,
gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec l’ISO participent également aux travaux.
L’ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (IEC) en ce qui
concerne la normalisation électrotechnique.
Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont
décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier de prendre note des différents
critères d’approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document a été
rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2 (voir www
.iso .org/directives).
L’attention est attirée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l’objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L’ISO ne saurait être tenue pour responsable
de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence. Les détails concernant
les références aux droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de
l’élaboration du document sont indiqués dans l’Introduction et/ou dans la liste des déclarations de
brevets reçues par l’ISO (voir www .iso .org/brevets).
Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données
pour information, par souci de commodité, à l’intention des utilisateurs et ne sauraient constituer un
engagement.
Pour une explication de la nature volontaire des normes, la signification des termes et expressions
spécifiques de l’ISO liés à l’évaluation de la conformité, ou pour toute information au sujet de l’adhésion
de l’ISO aux principes de l’Organisation mondiale du commerce (OMC) concernant les obstacles
techniques au commerce (OTC), voir le lien suivant: www .iso .org/iso/fr/avant -propos.
Le présent document a été élaboré par le comité technique ISO/TC 85, Énergie nucléaire, technologies
nucléaires et radioprotection, sous-comité SC 2, Radioprotection.
Cette deuxième édition annule et remplace la première édition (ISO 4037-1:1996), qui a fait l’objet d’une
révision technique. Les principales modifications apportées sont:
— l’introduction de deux types de champs de référence: les champs de référence adaptés et les champs
de référence caractérisés;
— l’introduction d’une validation pour les champs de référence adaptés;
— l’introduction de limites pour l’écart autorisé de paramètres tels que la haute tension, la pureté et
l’épaisseur des filtres par rapport à leurs valeurs nominales. Ces limites dépendent désormais de
la profondeur de définition de la grandeur associée au fantôme. Cela est réalisé pour atteindre une
incertitude globale (k = 2) d’environ 6 % à 10 % pour les grandeurs opérationnelles associées au
fantôme.
Une liste de toutes les parties de la série ISO 4037 se trouve sur le site web de l’ISO.
Il convient que l’utilisateur adresse tout retour d’information ou toute question concernant le présent
document à l’organisme national de normalisation de son pays. Une liste exhaustive desdits organismes
se trouve à l’adresse www .iso .org/fr/members .html.
Introduction
La présente édition de mise à jour du présent document intègre les améliorations apportées aux
générateurs haute tension entre 1996 et 2017 (par exemple l’utilisation d’alimentations à découpage
haute fréquence fournissant une tension quasi constante, et les mesures spectrométriques au niveau
des installations d’irradiation équipées de tels générateurs, par exemple, le catalogue de spectres de
[4]
rayons X de Ankerhold ). Elle intègre également toutes les informations publiées dans le but d’ajuster
les exigences applicables aux paramètres techniques des champs de référence par rapport à l’incertitude
globale ciblée comprise entre environ 6 % et 10 % pour les grandeurs opérationnelles associées aux
[5]
fantômes de l’International Commission on Radiation Units et Measurements (ICRU) . Elle ne change
pas le concept général de l’ISO 4037 existante.
La série de normes ISO 4037, traitant des champs de rayonnement de référence de photons, se divise en
quatre parties. L’ISO 4037-1 présente les méthodes de production et de caractérisation de champs de
rayonnement de référence en termes de distribution en énergie de la fluence des photons et de kerma
dans l’air en champ non perturbé. L’ISO 4037-2 décrit la dosimétrie des qualités de rayonnement de
référence en termes de kerma dans l’air et en termes des grandeurs opérationnelles associées aux
[5]
fantômes de l’International Commission on Radiation Units et Measurements (ICRU) . L’ISO 4037-3
décrit les méthodes d’étalonnage et de détermination de la réponse de dosimètres et de débitmètres en
[5]
termes des grandeurs opérationnelles associées aux fantômes de l’ICRU . L’ISO 4037-4 présente des
considérations spéciales et des exigences supplémentaires pour l’étalonnage de dosimètres de zone et
individuels dans des champs de rayonnement X de référence de faible énergie, qui sont des champs de
références avec une tension génératrice inférieure ou égale à 30 kV.
Les procédures générales décrites dans l’ISO 29661 sont utilisées autant que possible dans le présent
document. De même, les symboles utilisés sont conformes à l’ISO 29661.
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NORME INTERNATIONALE ISO 4037-1:2019(F)
Radioprotection — 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
Le présent document 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 par rapport
aux grandeurs opérationnelles associées aux fantômes de l’International Commission on Radiation
[5]
Units et Measurements (ICRU) . Le plus petit débit de kerma dans l’air pour lequel la présente norme
–1
est applicable est de 1 µGy⋅h . En dessous de ce débit de kerma dans l’air, le rayonnement de bruit
de fond (naturel) nécessite une attention particulière et cet aspect n’est pas couvert par le présent
document.
En ce qui concerne les qualités de rayonnement spécifiées dans les Articles 4 à 6, les informations
publiées sont suffisantes pour spécifier les exigences applicables à tous les paramètres pertinents des
champs de référence adaptés ou caractérisés afin d’obtenir l’incertitude globale (k = 2) ciblée comprise
entre environ 6 % et 10 % pour les grandeurs opérationnelles associées au fantôme. Les champs de
rayonnement X décrits dans les Annexes A à C informatives ne sont pas considérés comme des champs
de rayonnement X de référence.
NOTE La première édition de l’ISO 4037-1, parue en 1996, incluait quelques qualités de rayonnement
supplémentaires pour lesquelles aucune information de ce type n’a été publiée. Il s’agit des rayonnements de
fluorescence, du rayonnement gamma du radionucléide Am, S-Am, et des rayonnements de photons de haute
énergie R-Ti et R-Ni, qui ont été retirés de la partie principale du présent document. Les rayonnements les plus
couramment utilisés, les rayonnements fluorescents et le rayonnement gamma du radionucléide Am, S-Am,
sont inclus dans les Annexes A et B informatives qui n’ont presque pas été modifiées. L’Annexe C informative
donne des champs de rayonnement X supplémentaires, qui sont spécifiés par l’indice de qualité.
Les méthodes de production d’un groupe de rayonnements de référence pour une gamme d’énergie
donnée sont définies dans les Articles 4 à 6, qui précisent les caractéristiques de ces rayonnements. Les
trois groupes de rayonnement de référence sont:
a) dans la gamme des énergies comprises approximativement entre 8 keV et 330 keV, des
rayonnements X filtrés à tension constante;
b) dans la gamme d’énergie de 600 keV à 1,3 MeV, les rayonnements gamma émis par des
radionucléides;
c) dans la gamme d’énergie de 4 MeV à 9 MeV, les rayonnements de photons produits par des
accélérateurs.
Le champ de rayonnement de référence le mieux adapté à l’application prévue peut être sélectionné à
partir du Tableau 1, qui donne une vue d’ensemble de toutes les qualités de rayonnement de référence
spécifiées dans les Articles 4 à 6. Il n’inclut pas les rayonnements spécifiés dans les Annexes A, B et C.
Les exigences et méthodes données dans les Articles 4 à 6 ciblent une incertitude globale (k = 2) de
la valeur (de débit) de dose d’environ 6 % à 10 % pour les grandeurs opérationnelles associées aux
fantômes dans les champs de référence. À cet effet, deux méthodes de production sont proposées.
La première consiste à produire des «champs de référence adaptés», dont les propriétés sont suffisamment
bien caractérisées pour permettre l’utilisation des coefficients de conversion recommandés dans
l’ISO 4037-3. Les «champs de référence adaptés» ne présentent qu’une légère différence de distribution
spectrale par rapport au champ de référence nominal, qui est validée par des procédures qui sont
données et décrites en détail dans l’ISO 4037-2. Pour les champs de rayonnement de référence adaptés,
les coefficients de conversion recommandés sont donnés dans l’ISO 4037-3 uniquement pour des
distances spécifiées entre la source et le dosimètre, par exemple 1,0 m et 2,5 m. Pour d’autres distances,
l’utilisateur doit décider si ces coefficients de conversion peuvent être utilisés. Si les deux valeurs sont
très similaires, ne différant par exemple que de 2 % ou moins, une interpolation linéaire peut alors être
utilisée.
La deuxième méthode consiste à produire des «champs de référence caractérisés». Soit cela est fait
en déterminant les coefficients de conversion par spectrométrie, soit la valeur requise est mesurée
directement en utilisant des dosimètres étalons secondaires. Cette méthode s’applique à toute
qualité de rayonnement, pour toute grandeur de mesure et, le cas échéant, pour tout fantôme et
tout angle d’incidence du rayonnement. De plus, les exigences concernant les paramètres spécifiant
les rayonnements de référence dépendent de la profondeur de définition dans le fantôme, c’est-
à-dire 0,07 mm, 3 mm et 10 mm. Par conséquent, les exigences sont différentes pour les différentes
profondeurs. Ainsi, un champ de rayonnement donné peut être un «champ de référence adapté» pour
la profondeur de 0,07 mm, mais pas pour la profondeur de 10 mm, pour laquelle il peut alors être un
«champ de référence caractérisé». Les coefficients de conversion peuvent être déterminés pour toute
distance, à condition que le débit de kerma dans l’air ne soit pas inférieur à 1 µGy/h.
Les deux méthodes nécessitent des conditions d’équilibre électronique pour le champ de référence.
Cependant, celles-ci ne sont pas toujours établies au poste de travail pour lequel le dosimètre est
étalonné. Ceci est, en particulier, vrai à des énergies de photons hors condition d’équilibre électronique
intrinsèque à la profondeur de référence d, qui dépend de la combinaison réelle de l’énergie et de la
profondeur de référence d. Les électrons d’énergies supérieures à 65 keV, 0,75 MeV et 2,1 MeV peuvent
seulement pénétrer respectivement 0,07 mm, 3 mm et 10 mm de tissu de l’ICRU, et les qualités de
rayonnement avec des énergies de photons supérieures à ces valeurs sont considérées comme des
qualités de rayonnement hors condition d’équilibre électronique intrinsèque pour les qualités définies
à ces profondeurs.
Pour déterminer la valeur (de débit) de dose et l’incertitude globale associée, il est nécessaire de
procéder à un étalonnage de tous les instruments de mesure utilisés pour la détermination de la valeur
de la grandeur, qui est traçable à des étalons nationaux.
Le présent document ne spécifie pas de champ de rayonnement de référence pulsé.
Tableau 1 — Liste de référence des rayonnements X et gamma avec leur énergie moyenne, E Φ ,
()
pour une distance de 1 m et leurs abréviations
Qualité de Qualité de Qualité de Qualité de
E Φ E Φ E Φ E Φ
() () () ()
rayon-ne- rayon-ne- rayon-ne- rayon-ne-
ment keV ment keV ment keV ment keV
L-10 9,0 N-10 8,5 W-30 22,9 H-10 8,0
L-20 17,3 N-15 12,4 W-40 29,8 H-20 13,1
L-30 26,7 N-20 16,3 W-60 44,8 H-30 19,7
L-35 30,4 N-25 20,3 W-80 56,5 H-40 25,4
L-55 47,8 N-30 24,6 W-110 79,1 H-60 38,0
L-70 60,6 N-40 33,3 W-150 104 H-80 48,8
L-100 86,8 N-60 47,9 W-200 138 H-100 57,3
L-125 109 N-80 65,2 W-250 172 H-150 78,0
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Tableau 1 (suite)
Qualité de Qualité de Qualité de Qualité de
E Φ E Φ E Φ E Φ
() () () ()
rayon-ne- rayon-ne- rayon-ne- rayon-ne-
ment keV ment keV ment keV ment keV
L-170 149 N-100 83,3 W-300 205 H-200 99,3
L-210 185 N-120 100 H-250 122
L-240 211 N-150 118 H-280 145
N-200 165 H-300 143
N-250 207 H-350 167
N-300 248 H-400 190
N-350 288
N-400 328
Radionucléides Rayonnements de photons de hautes énergies
Qualité Radionucléide Qualité Réaction
 
E()Φ EH*1()0
E()Φ
 
de rayon- de rayonnement a
;
nement
keV
MeV
137 12 12
S-Cs Cs 662 R-C C (p,p’γ) C 4,2; 4,4
60 19 16
S-Co Co 1250 R-F F (p,αγ) O 4,4; 6,5
NOTE  D’autres qualités de rayonnement sont indiquées dans les Annexes A à C informatives. Celles-ci
couvrent les énergies moyennes des photons de 8 keV jusqu’à 270 keV.
a
Énergie moyenne des photons pondérée par la distribution de l’équivalent de dose ambiant, H*(10), en fonc-
tion de l’énergie E des photons.
2 Références normatives
Les documents suivants sont cités dans le texte de sorte qu’ils constituent, pour tout ou partie de leur
contenu, des exigences du présent document. Pour les références datées, seule l’édition citée s’applique.
Pour les références non datées, la dernière édition du document de référence s'applique (y compris les
éventuels amendements).
ISO 2919, Radioprotection — Sources radioactives scellées — Exigences générales et classification
ISO 4037-2:2018, Radioprotection — 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 2: Dosimétrie pour la radioprotection dans les gammes d’énergie de 8 keV à 1,3 MeV et de
4 MeV à 9 MeV
ISO 4037-3, Radioprotection — 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 3:
Étalonnage des dosimètres de zone et individuels et mesurage de leur réponse en fonction de l’énergie et de
l’angle d’incidence
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 de l’ISO 29661 ainsi que les suivants,
s’appliquent.
L’ISO et l’IEC tiennent à jour des bases de données terminologiques destinées à être utilisées en
normalisation, consultables aux adresses suivantes:
— ISO Online browsing platform: disponible à l’adresse https: //www .iso .org/obp;
— IEC Electropedia: disponible à l’adresse http: //www .electropedia .org/.
3.1
coefficient de conversion kerma dans l’air-équivalent de dose
h
K
quotient de l’équivalent de dose, H, et du kerma dans l’air en champ non perturbé, K , en un point du
a
champ de rayonnement de photons
H
h =
K
K
a
Note 1 à l'article: L’unité du coefficient de conversion kerma dans l’air-équivalent de dose est le sievert par gray
–1
(Sv·Gy ).
Note 2 à l'article: Cette définition diffère de celle donnée dans l’ISO 29661:2012, 3.2.4, en ce qu’elle utilise le
kerma dans l’air à la place du kerma de collision dans l’air. Voir également 4.1.2.
Note 3 à l'article: La spécification complète d’un coefficient de conversion kerma dans l’air-équivalent de dose
comprend la spécification du type d’équivalent de dose, par exemple un équivalent de dose ambiant, directionnel
ou individuel. Le coefficient de conversion, h , dépend de la distribution en énergie, mais également, pour H (10),
K p
 
H (3), H (0,07), H’(3, ) et H’(0,07,  ), de la distribution directionnelle du rayonnement incident. Il est par
p p
conséquent utile de considérer le coefficient de conversion comme une fonction, h (E, α), de l’énergie, E, des
K
photons monoénergétiques à différents angles d’incidence α.
Note 4 à l'article: Les coefficients de conversion du kerma dans l’air en champ non perturbé, K , en H’(0,07), en
a
H’(3), en H*(10), en H (10), en H (3) ou en H (0,07) pour la qualité d’un rayonnement U et l’angle d’incidence α sont
p p p
respectivement indiqués par h’ (0,07; U, α), h’ (3; U, α), h* (10; U), h (10; U, α), h (3; U, α), et h (0,07; U, α).
K K K pK pK pK
3.2
champ de rayonnement de référence caractérisé
champ de rayonnement de référence dont les propriétés ne sont pas suffisamment bien caractérisées
pour permettre l’utilisation des coefficients de conversion recommandés, mais dont l’énergie moyenne
est suffisamment proche de la valeur nominale pour être utilisée comme champ de rayonnement de
référence avec la désignation indiquée
Note 1 à l'article: Soit cela est fait en déterminant les coefficients de conversion par spectrométrie, soit la valeur
requise est mesurée directement en utilisant des dosimètres étalons secondaires.
3.3
énergie efficace (d’un rayonnement constitué de rayons X de différentes énergies)
E
eff
énergie des photons monoénergétiques ayant la même CDA
3.4
tension génératrice
U
gén
différence de potentiel entre les bornes de sortie positive et négative du générateur haute tension
3.5
épaisseur de demi-atténuation
couche de demi-atténuation
CDA
épaisseur de la couche d’atténuation qui réduit une grandeur caractéristique d’un faisceau parallèle de
largeur infinitésimale à la moitié de sa valeur initiale
[SOURCE: ISO 80000-10:—, 10.54, modifiée]
Note 1 à l'article: Pour le présent document, la grandeur caractéristique est le kerma dans l’air.
Note 2 à l'article: 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.
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3.6
coefficient d’homogénéité
h
rapport entre la première et la deuxième couche de demi-atténuation (3.5) (kerma dans l’air)
re
1 CDA
h=
e
2 CDA
3.7
champ de rayonnement de référence adapté
champ de rayonnement de référence dont les propriétés sont suffisamment bien caractérisées pour
permettre l’utilisation des coefficients de conversion recommandés
3.8
énergie moyenne des photons
énergie moyenne
E Φ
()
rapport défini par la formule:
E
max
Φ EEd
E
∫
E()Φ =
E
max
Φ dE
E
∫
où Φ est la distribution en énergie de la fluence (3.14)
E
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
faisceau primaire
rayonnement ou faisceau produit par le tube radiogène ou le radionucléide ou la cible de l’accélérateur
incluant le rayonnement diffusé présent de manière inhérente dans le faisceau et qui ne peut en aucune
manière être éliminé du faisceau
3.11
distribution de la hauteur des impulsions
répartition du nombre d’impulsions N en fonction de la charge Q générée dans le détecteur, dN/dQ
3.12
écart relatif de tension du tube
ΔU
rel
rapport défini pour une tension nominale donnée du tube par la formule:
UU−
tube,meas tube,nom
ΔU =
rel
U
tube,nom
où
U est la valeur mesurée
tube, meas
U est la valeur nominale de tension du tube
tube, nom
3.13
distribution en énergie du kerma dans l’air
répartition du kerma dans l’air K en fonction de l’énergie E des photons
a
dK
a
KE()=
a
dE
3.14
distribution en énergie de la fluence
répartition de la fluence Φ en fonction de l’énergie E des photons
dΦ
Φ =
E
dE
3.15
résolution spectrale
résolution
(largeur totale à mi-hauteur)
R
E
ΔE
R =
E
E
où ΔE est la largeur du spectre à mi-hauteur
Note 1 à l'article: Dans le cas où des raies de fluorescence sont présentes dans le spectre, la largeur spectrale
mesurée est seulement celle du spectre continu.
3.16
tension du tube
U
tube
différence de potentiel entre la cathode et l’anode du tube radiogène
3.17
déconvolution
détermination de la distribution en énergie de la fluence (3.14), Φ , à partir de la distribution de la hauteur
E
des impulsions (3.11) (mesurée), dN/dQ
3.18
valeur de la tension crête
taux d’oscillation
rapport défini, pour une valeur de courant fixe, par la formule:
UU−
maxmin
U
max
où
U est la valeur maximale
max
U est la valeur minimale entre lesquelles la tension oscille
min
3.19
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
3.20
blindage du tube radiogène
panneau fixe ou mobile destiné à réduire l’apport de rayonnement X diffusé aux faisceaux primaires
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3.21
installation de production de rayons X
générateur de rayons X
ensemble comprenant une alimentation haute tension, un tube radiogène (3.19) avec son enceinte de
protection et des raccordements électriques haute tension
4 Rayonnements X filtrés de référence, à tension constante
4.1 Généralités
4.1.1 Réalisation des champs de rayonnement de référence
L’Article 4 spécifie les caractéristiques des rayonnements de référence filtrés et la méthode et les
exigences par lesquelles un laboratoire peut produire un champ de rayonnement de référence pour une
qualité de rayonnement sélectionnée avec une valeur cible d’incertitude globale élargie (k = 2) de la
valeur (de débit) de dose d’environ 6 % à 10 %.
Les exigences dépendent de la façon dont le champ de rayonnement de référence spécifié est produit.
Pour une même qualité de rayonnement de référence nominale, par exemple, N-20, deux réalisations
sont possibles, un «champ de rayonnement de référence adapté» et un «champ de rayonnement de
référence caractérisé». L’objectif est d’obtenir le même résultat avec les deux réalisations dans les
limites de l’incertitude mentionnée comprise entre 6 % et 10 % (k = 2); voir l’Article 1, par exemple
lorsqu’elles sont utilisées pour déterminer la réponse d’un dosimètre.
Pour le «champ de rayonnement de référence adapté», toutes les exigences très strictes synthétisées
dans le Tableau 13 doivent être satisfaites pour la qualité de rayonnement et la profondeur de
définition considérée dans le fantôme. En raison de la rigueur de ces exigences, aucune caractérisation
des paramètres de champ, par exemple en ce qui concerne la distribution spectrale, n’est requise et
les coefficients de conversion kerma dans l’air-équivalent de dose (ci-après abrégés en «coefficients
de conversion») recommandés dans l’ISO 4037-3 doivent être utilisés. Cette méthode nécessite une
validation du «champ de rayonnement de référence adapté» pour s’assurer que tous les écarts des
paramètres réels par rapport à leurs valeurs nominales restent dans des limites acceptables.
Pour le «champ de rayonnement de référence caractérisé», toutes les exigences données synthétisées
dans le Tableau 13 doivent être satisfaites pour la qualité de rayonnement et la profondeur de
définition considérée dans le fantôme. Ces exigences sont pour certains paramètres assouplies par
comparaison aux «champs de rayonnement de référence adaptés». Par conséquent, une caractérisation
de tous les paramètres de champ tels qu’indiqués dans le Tableau 13 est requise et aucune validation
supplémentaire n’est nécessaire. Cette caractérisation doit être effectuée soit par mesurage direct
de chaque grandeur associée aux fantômes considérée en utilisant un étalon secondaire, soit par
spectrométrie et détermination du coefficient de conversion respectif. Dans les deux cas, mesurage
direct ou spectrométrie, les limites ciblées pour l’incertitude globale élargie (k = 2) de la valeur (de débit)
de dose d’environ 6 % à 10 % pour la grandeur associée aux fantômes ne doivent pas être dépassées.
Les exigences pour les «champs de rayonnement de référence caractérisés» assurent que les énergies
moyennes par rapport à la fluence ne diffèrent pas de plus de 2 % environ des valeurs nominales. Pour
les coefficients de conversion, l’écart par rapport aux valeurs nominales peut être nettement supérieur,
en particulier pour les faibles tensions de tube; voir l’ISO 4037-4.
4.1.2 Principe des coefficients de conversion
Le kerma dans l’air est donné par la somme du kerma de collision dans l’air, K , et du kerma radiatif
a,coll
dans l’air, K : K = K + K . Le kerma de collision dans l’air, K , est lié au kerma dans l’air
a,rad a a,coll a,rad a,coll
par l’équation K = K · (1 – g ), où g est la fraction de l’énergie des électrons libérés par les photons
a,coll a a a
qui est perdue par des processus radiatifs (rayonnement de freinage, rayonnement de fluorescence ou
rayonnement d’annihilation des positrons). Les valeurs de (1 – g ) pour le rayonnement monoénergétique
a
sont celles de Seltzer (calculées comme décrit dans la Référence [7]) et sont indiquées dans l’ISO 4037-2,
dans la partie supérieure du Tableau 2. Les valeurs pour les rayonnements de référence S-Cs, S-Co, R-C
et R-F sont données dans la partie inférieure du Tableau 2. Les valeurs sont obtenues par interpolation
[11] [12]
ou sont tirées du document de Roos et Grosswendt pour S-Co et du document PTB-Dos-32 pour
R-C et R-F. Pour l’eau, l’air, ou pour les énergies inférieures à 1,3 MeV, g est inférieur à 0,003 et, en
a
dessous de 1,5 MeV, les valeurs de (1 – g ) peuvent être arrondies à un; voir l’ICRU 47, A.2.1.
a
Le kerma de collision dans l’air est la partie qui aboutit à la production d’électrons qui dissipent leur
énergie d’ionisation dans ou près des traces d’électron dans le milieu. Par conséquent, lors de calculs
Monte-Carlo, il est calculé comme l’énergie déposée. Dans l’ISO 29661:2012, l’interprétation a été faite
que les coefficients de conversion originaux qui étaient tirés du Rapport 57 de l’ICRU se rapportaient en
fait au kerma de collision dans l’air. Cette approche est adoptée dans l’ISO 4037 de la manière suivante:
pour les énergies inférieures ou égales à celle du champ de référence S-Co, les valeurs originales sont
utilisées, car l’application du facteur (1 – g ) ne modifie pas les valeurs numériques tronquées à trois
a
chiffres significatifs. Les coefficients de conversion pour les champs de référence R-C et R-F donnés
dans l’ISO 4037-3 diffèrent de ceux donnés dans l’ICRU et dans la précédente édition de l’ISO 4037-3
respectivement du facteur (1 – g ) = 0,987 et du facteur (1 – g ) = 0,978.
a a
4.1.3 Qualité de rayonnement
La qualité de rayonnement, U, d’un rayonnement X filtré est caractérisée dans l’ISO 4037 par les
paramètres suivants:
a) énergie moyenne, E Φ , d’un faisceau, exprimée en kilo-électronvolts (keV);
()
b) résolution, R ;
E
c) couche de demi-atténuation par rapport au kerma dans l’air, CDA, exprimée en millimètres
d’aluminium (Al) ou de cuivre (Cu);
d) coefficient d’homogénéité, h.
Dans la pratique, la qualité du rayonnement obtenue dépend principalement:
— de la tension du tube, la haute tension dans le tube radiogène;
— de l’épaisseur et de la nature de la filtration totale;
— des caractéristiques de la cible, c’est-à-dire du matériau de l’anode et de l’angle du tube radiogène; et
— (en particulier pour les énergies moyennes inférieures à 25 keV) de l’épaisseur de la couche d’air
entre le foyer du tube et le point de mesure.
Afin d’assurer la production de rayonnements de référence en conformité avec les spécifications données,
l’installation doit satisfaire à certaines conditions techniques. Ces dernières sont décrites en 4.2.
4.1.4 Choix des rayonnements de référence
Le présent document spécifie quatre séries de rayonnements X filtrés de référence, à tension constante
(voir le Tableau 2), chacune de ces séries étant caractérisée par la résolution du spectre. À titre
d’exemple, la Figure 1 présente les spectres de la fluence de photons avec leurs différentes résolutions
des quatre séries pour une tension génératrice de 30 kV aux mêmes courants de tube et distance
du tube. Les différences entre les zones sous les courbes constituent une indication des variations
considérables des valeurs du kerma (débit) de ces qualités de rayonnement. La figure supérieure a)
présente la fluence selon une échelle linéaire et la figure inférieure b) selon une échelle logarithmique.
À titre d’autre exemple, la Figure 2 présente tous les spectres de fluence normalisés de la série N pour
illustrer l’intégralité de la série. Les quatre séries sont, par ordre croissant d’ampleur de filtration:
a) la série à débits élevés de kerma dans l’air: série H;
b) la série à spectres larges: série W;
c) la série à spectres étroits: série N; et
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d) la série à faibles débits de kerma dans l’air: série L.
Pour simplifier, des abréviations ont été introduites dans le présent document pour qualifier les
qualités de rayonnement. Pour les rayonnements X, les lettres L, N, W ou H caractérisent la qualité
des rayonnements, à savoir les séries «à faible débit de kerma dans l’air» (low air kerma rate), «à
spectres étroits» (narrow), «à spectres larges» (wide), «à débit élevé de kerma dans l’air» (high). Elles
sont suivies respectivement par la tension génératrice en kiloélectronvolt pour les rayonnements X
filtrés. Les rayonnements de référence produits par l’emploi de sources radioactives sont repérés par
la lettre S, combinée au symbole chimique du radionucléide. Les rayonnements de référence produits
par des réactions nucléaires sont repérés par la lettre R suivie du symbole chimique de l’élément de
la cible responsable de l’émission de rayonnement et les rayonnements de fluorescence sont repérés
par la lettre F, combinée au symbole chimique de l’élément de la cible de fluorescence responsable de
l’émission de rayonnement.
a) Avec axe de fluence à échelle linéaire
b) Avec axe de fluence à échelle logarithmique
Figure 1 — Spectres de fluence pour une tension génératrice de 30 kV avec une ampleur de
filtration croissante
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Figure 2 — Spectres de fluence normalisés de la série N
Les spectres représentés sur les Figures 1 et 2 sont tirés du catalogue de spectres de rayons X de
[4]
Ankerhold et ne sont donnés qu’à titre d’exemple. Des exemples de spectres de mesure sont également
donnés dans les Références [8], [9], [10], [11], [12] et [13].
Il convient d’utiliser les spectres les plus étroits, c’est-à-dire ceux avec la plus faible valeur de résolution
spectrale, R , pour mesurer les variations de la réponse d’un instrument en fonction de l’énergie des
E
photons, à condition que les débits de kerma dans l’air de cette série soient compatibles avec la gamme
de l’instrument sous essai. 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 nominales de mise en œuvre de chacune
des quatre séries.
NOTE Les valeurs pour l’énergie moyenne, la résolution et la CDA sont tirées du catalogue de spectres de
[4] [13]
rayons X de Ankerhold ou du document de Ankerhold . Les valeurs de CDA sont calculées par Ankerhold à
partir des spectres. Aucune valeur de CDA publiée mesurée par dosimétrie et déterminée sur des installations
de production de rayons X dotées de générateurs de haute tension utilisant des alimentations à découpage haute
fréquence n’est disponible. Les premiers mesurages de telles valeurs de CDA pour la série N par le Physikalisch-
Technische Bundesanstalt (PTB) à Braunschweig et le Auswertungsstelle für Strahlendosimeter (AWST) à
Munich, toutes deux en Allemagne, indique que les valeurs de CDA déterminées par dosimétrie sont environ
2,5 % supérieures aux valeurs déterminées par calcul à partir des spectres.
Pour les rayonnements de référence de ces quatre séries avec une tension de tube radiogène inférieure
ou égale à 30 kV, l’ISO 4037-4 spécifie des limites plus étroites spécialement déterminées, l
...