Entwicklung und Inbetriebnahme eines neuen Datenaufnahmesystems am QCLAM-Spektrometer

Im Rahmen dieser Arbeit wurde zur Durchfuhrung von kernphysikalischen Elektronenstreuexperimenten am supraleitenden Darmstadter Elektronenlinearbeschleuniger S-DALINAC ein neues Datenaufnahmesystem fur das QCLAM-Spektrometer entwickelt und in Betrieb genommen. Dabei umfasste die Entwicklung die komplette Informationskette von den analogen Signalen der als Ortsdetektoren eingesetzten Vieldrahtdriftkammern bis zur grafischen Benutzeroberflache zur Echtzeituberwachung aller wichtiger Messgrosen wahrend eines Elektronenstreuexperiments. Die Entwicklung der Datenaufnahme gliedert sich in drei Teile. Der erste Teil umfasst den Aufbau und Verschaltung, sowie die Hard- und Softwarekonfiguration von Elektronikmodulen. Dabei wurde die fur das Starten der Datenaufnahme verantwortliche Trigger-Logik so aufgebaut, dass das Aufnehmen und Auslesen von Daten gleichzeitig stattfinden kann und die Experimentierzeit, die je nach Experiment mehrere Wochen dauern kann, im Vergleich zum vorherigen System effektiv um die Halfte reduziert wird. Der zweite Teil der Datenaufnahme beinhaltet die Weiterverarbeitung von den binaren Dateien aus den VME-Modulen. Dazu wurde ein umfangreiches Programm QCLAMon zur Echtzeituberwachung und Darstellung von (e,e')-Daten wahrend eines Experiments entwickelt. Dabei werden aus den gemessen Driftzeitinformationen fur einzelne Ereignisse Elektronenbahnen rekonstruiert und nach notwendiger Korrektur der Spektrometer-Aberration mit zahlreichen Statistiken prasentiert. Die fur die Korrekturen notwendigen Parameter wurden aus Kalibrierungsmessungen wahrend mehrerer Teststrahlzeiten gewonnen. Der dritte Teil der Entwicklung umfasste die Inbetriebnahme des Spektrometers mit der neuen Datenaufnahme nach einer zehnjahrigen Pause. Dazu wurde in Herbst 2018 eine Messkampagne zur Kalibrierung des Spektrometers durchgefuhrt. Dabei wurde die Fokalebene des Spektrometers fur verschiedene Quadrupol-Dipolmagnetfeld-Einstellungen vermessen und eine Lochblendenmessung durchgefuhrt. Die daraus extrahierten Resultate wurden in das Analyseprogramm QCLAMon integriert. Damit konnte die relative Energieauflosung eines 12C-Anregungsspektrums auf 5⋅10^-4 erhoht werden, was dem besten jemals am QCLAM-Spektrometer gemessenen Wert entspricht. Durch eine Analyse des Strahlprofils auf dem Target mit optischer Ubergangsstrahlung wurde gezeigt, dass die ortliche Schwankung des Strahlflecks einen messbaren Einfluss auf die erreichbare Energieauflosung hat und dass dieser Effekt korrigiert werden kann. Zudem wurde die Moglichkeit einer Strahlstrommessung mit optischer Ubergangsstrahlung am QCLAM-Spektrometer untersucht.