La riferibilità e l’affidabilità delle misure

Il sistema nazionale di taratura ha il compito di assicurare la “riferibilità” (traceability) ai campioni nazionali dei risultati delle misure. La riferibilità è la proprietà del risultato di una misura, grazie alla quale si può attestare che quel risultato è coerente con il sistema dei campioni operanti a livello nazionale e internazionale. La riferibilità di una misura presuppone quindi che lo strumento per essa utilizzato sia stato tarato rispetto al corrispondente campione. La riferibilità di una misura costituisce un prerequisito per la sua correttezza e per la sua confrontabilità con le altre misure della medesima grandezza fatte a livello nazionale e internazionale. Misure non riferibili ai rispettivi campioni nazionali sono da considerarsi in linea di principio non affidabili poiché possono fornire, a parità di condizioni sperimentali, risultati quantitativamente diversi.

L’affidabilità di una misura è anche legata al modo in cui se ne specifica l’incertezza. Risultati di misurazioni per i quali l’incertezza non sia riportata o sia riportata in modo generico e non univoco non possono essere fra loro confrontati. A riguardo è essenziale attenersi sempre alle raccomandazioni convenute a livello nazionale e internazionale. Seguire queste procedure garantisce l’uniformità della terminologia e la comparabilità dei valori quantitativi riportati. Nell’Appendice A è riportata una sintesi delle procedure raccomandate a livello internazionale per determinare e specificare l’incertezza associata a una misura in modo da poterne valutare l’affidabilità.

Il valore dell’incertezza di misura dipende sia dalle modalità con cui la misura è stata fatta sia dalle modalità con cui lo strumento di misura è stato tarato. Una misura non può avere un’incertezza inferiore a quella associata al coefficiente di taratura dello strumento con cui la misura è stata effettuata.

Il coefficiente di taratura di uno strumento può essere ottenuto sia per confronto diretto con il campione primario sia mediante taratura rispetto a un campione secondario. Nel primo caso l’incertezza sul coefficiente di taratura sarà minore di quella ottenuta nella taratura con un campione secondario. I sistemi dosimetrici sono tarati, a seconda del loro impiego, sia mediante campioni secondari sia direttamente rispetto ai campioni primari. I dosimetri utilizzati in radioterapia sono in molti casi tarati rispetto ai campioni primari poiché la dosimetria in radioterapia richiede la maggiore accuratezza possibile: l’incertezza sulla dose assorbita in acqua in condizioni di riferimento dovrebbe non superare il 3% (1σ) così come raccomandato nei protocolli internazionali (cfr. cap. 16). La taratura di dosimetri usati per scopi di radioprotezione è invece solitamente fatta rispetto a campioni secondari poiché nella dosimetria per radioprotezione livelli di incertezza fino al 30% sono accettabili. Va

a riguardo tenuto presente che un valore d’incertezza fino al 30% nella dosimetria per radioprotezione (individuale o ambientale) può essere raggiunto facilmente a causa delle numerose incognite (ad esempio la scarsa conoscenza dello spettro di energia della radiazione) che spesso sono presenti in questo tipo di misure.

L’incertezza di misura di una grandezza dosimetrica cresce nel corso dei diversi stadi di misura, a partire dalle misure di taratura rispetto ai campioni fino a quelle fatte nelle condizioni della pratica corrente. La scelta di tarare uno strumento di misura direttamente rispetto al campione primario o rispetto a un campione secondario, deve basarsi su una valutazione di costo-beneficio. Il vantaggio della minore incertezza che si ottiene nelle misure effettuate con un dosimetro tarato rispetto a un campione primario, deve essere commisurato al maggior costo che la taratura diretta nei confronti di un campione primario ha rispetto a una taratura del dosimetro nei confronti di un campione secondario. Nella figura 6.1 è riportato il diagramma degli stadi di una misura della dose assorbita in acqua, Dw, a partire dalle misure assolute di Dw fatte presso

l’istituto metrologico per terminare alle misure di Dw fatte nel centro di

radioterapia con un dosimetro tarato. Nello schema di figura 6.1 è descritto il caso più generale in cui il dosimetro è tarato nei confronti di

Figura 6.1 – Propagazione dell’incertezza di misura dalla fase di taratura di un

sistema dosimetrico a quella di misura mediante lo strumento tarato. Nello schema considerato si hanno 4 stadi di taratura antecedenti a una misura con il dosimetro effettuata in condizioni di uso corrente. L’incertezza di misura, ui, si propaga e cresce attraverso i 4 stadi della catena di taratura. L’incertezza u₅ relativa allo stadio finale di misura include tutte le incertezze da u₁ a u₄. Pertanto le misure effettuate con uno strumento tarato direttamente nei confronti di un campione primario hanno, a parità di altre condizioni, una minore incertezza rispetto a quelle relative a uno strumento tarato con un campione secondario

un campione secondario. In tal caso si hanno quattro stadi di misura attinenti alla taratura del dosimetro e un quinto stadio relativo alla misura effettuata nel centro di radioterapia con il dosimetro tarato. I quattro stadi di taratura riguardano: (1) la misura assoluta della grandezza Dw, effettuata, presso l’Istituto Metrologico Primario (IMP),

mediante il campione primario e con la sorgente di radiazione di riferimento dell’IMP, (2) la taratura del campione secondario in termini di Dw, effettuata mediante il campione primario presso l’IMP, (3) la

misura di Dw effettuata, presso il Centro Secondario di Taratura (CST),

mediante il campione secondario e la sorgente di radiazione del CST, (4) la taratura del dosimetro presso il CST, (5) la misura di Dw presso il

centro di radioterapia mediante il dosimetro tarato. Ciascuno dei cinque stadi di misura è affetto da un’incertezza che si combina con quella dello stadio successivo. L’incertezza, u₅, sulla misura di Dw nelle condizioni

operative include perciò le incertezze di tutti gli stadi precedenti. Se il dosimetro fosse tarato direttamente rispetto al campione primario di Dw, l’incertezza sul coefficiente di taratura del dosimetro sarebbe

minore poiché in tal caso sono assenti gli stadi di misura che coinvolgono il campione secondario e tutte le incertezze di misura a essi associate.

I principali campioni primari necessari per la dosimetria delle radiazioni ionizzanti sono descritti nei capitoli 17, 18 e 19.

Bibliografia

Crovini L., Quinn T. J. (Eds), Metrology at the frontiers of physics and technology, Elsevier, 1992.

Laitano R. F., La metrologia nello sviluppo delle attività umane, in “Energia, Ambiente e Innovazione”, 52 (45-65), Luglio-Agosto 2006.

BIPM, Bureau International des Poids et Mesures, search in the BIPM website (www.bipm.org): International equivalence → CIPM MRA documents→ Text of the CIPM MRA.

PARTE II