Gem and Jewelry Research and Development Department

ผู้เขียน : Gem and Jewelry Research and Development Department

อัพเดท: 07 พ.ค. 2021 09.55 น. บทความนี้มีผู้ชม: 632 ครั้ง

ติดตามเรื่องเทคนิคการตรวจสอบเพชรสังเคราะห์ CVD ได้ในบทความนี้
สนใจรายละเอียดเพิ่มเติมติดต่อที่
ฝ่ายวิจัยและพัฒนาอัญมณีและเครื่องประดับ
สถาบันวิจัยและพัฒนาอัญมณีและเครื่องประดับแห่งชาติ (องค์การมหาชน)
โทรศัพท์ : 02-634-4999 ext. 451-453
โทรสาร : 02-634-4970
อีเมลล์ : rd@git.or.th
ID Line : git_rd_department


เทคนิคการตรวจสอบเพชรสังเคราะห์ CVD เพื่อมาตรฐานรองรับการให้บริการในภาคอุตสาหกรรม

ในช่วงหลายทศวรรษที่ผ่านมา อุตสาหกรรมเพชรต้องเผชิญกับความท้าทายใหม่เกี่ยวกับ “เพชรสังเคราะห์” (synthetic diamond หรือ lab-grown diamond) โดยเพชรสังเคราะห์มีการผลิตและจำหน่ายออกมาในรูปแบบอัญมณีในเชิงพาณิชย์ และกลายเป็นทางเลือกใหม่นอกเหนือจากเพชรเลียนแบบ (เช่น cubic zirconia และ moissanite) ที่มีอยู่ในอุตสาหกรรมเพชรมาอย่างยาวนาน อย่างไรก็ตามการเติบโตของเพชรสังเคราะห์ในอุตสาหกรรมอัญมณีและเครื่องประดับนำมาซึ่งปัญหาที่น่ากังวลเช่นกัน คือ เกิดการปลอมปนของเพชรสังเคราะห์ในเพชรธรรมชาติ โดยเฉพาะเพชรที่มีขนาดมีลี (ขนาดเล็กกว่า 0.2 กะรัต)  ซึ่งก่อให้เกิดผลเสียต่อความเชื่อมั่นของห่วงโซ่อุปทานทั้งหมดในอุตสาหกรรมอัญมณีและเครื่องประดับ

เพชรสังเคราะห์ คืออะไร?

เพชรสังเคราะห์เป็นสิ่งที่ถูกทำขึ้นตามวิธีการทางวิทยาศาสตร์ โดยการจำลองกระบวนการเกิดขึ้นของเพชรตามธรรมชาติ ภายในห้องทดลองโดยใช้เทคโนโลยีที่ทันสมัย ผลลัพธ์ที่ได้คือเพชรที่เหมือนกับเพชรที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติ ซึ่งไม่สามารถจำแนกได้ด้วยตาเปล่า ต้องใช้เครื่องมือทางวิทยาศาสตร์และความรู้ ความชำนาญ และประสบการณ์ ในการวิเคราะห์ เทคโนโลยีในการผลิตเพชรสังเคราะห์เพื่อใช้เป็นอัญมณีได้รับการพัฒนาขึ้นอย่างรวดเร็วโดยสามารถผลิตได้มากขึ้น ปัจจุบันเทคโนโลยีการสังเคราะห์เพชรรุดหน้าไปมาก ทำให้มีการผลิตเพชรสังเคราะห์ได้จากหลายๆ ที่ทั่วโลก เช่น สหรัฐอเมริกา ญี่ปุ่น จีน รัสเซีย อินเดีย และเกาหลี เป็นต้น และเพชรสังเคราะห์กำลังได้รับความนิยมเป็นอย่างมากในกลุ่มผู้บริโภครุ่นใหม่ ซึ่งมีทัศนคติเกี่ยวกับเครื่องประดับเพชรที่เปลี่ยนแปลงไป โดยกระบวนการสังเคราะห์เพชรที่นิยมใช้ในอุตสาหกรรมอัญมณีและเครื่องประดับมีอยู่ 2 วิธี ได้แก่ การตกตะกอนไอเคมี (Chemical Vapor Deposition; CVD) และ การใช้ความดันสูงและอุณหภูมิสูง (High Pressure-High Temperature; HPHT)

เพชรสังเคราะห์ CVD คืออะไร?

เพชรสังเคราะห์ด้วยวิธีการตกตะกอนไอเคมี (Chemical Vapor Deposition) หรือที่เรียกว่า เพชรสังเคราะห์ CVD เป็นเพชรสังเคราะห์ที่นิยมและแพร่หลายอย่างมาก โดยในปัจจุบันเทคโนโลยีการผลิตเพชรสังเคราะห์ CVD มีความก้าวหน้าอย่างมาก ผู้ผลิตเน้นหาวิธีหรือสูตรการผลิตที่จะทำให้ได้เพชรสังเคราะห์มีความใกล้เคียงกับเพชรธรรมชาติมากที่สุด จึงทำให้จำแนกเพชรสังเคราะห์ CVD ออกจากเพชรธรรมชาตินั้นทำได้ยาก และจะต้องใช้เครื่องมือขั้นสูงในการจำแนก นอกจากนี้เพชรสังเคราะห์ CVD ยังสามารถนำไปปรับปรุงคุณภาพด้วยการฉายรังสี และการปรับปรุงคุณภาพด้วยความร้อน

เราสามารถคัดแยกเพชรสังเคราะห์ CVD ออกจากเพชรธรรมชาติได้อย่างไร?

เนื่องจากเพชรสังเคราะห์มีโครงสร้างและองค์ประกอบทางเคมีเหมือนเพชรธรรมชาติ ส่งผลให้คุณสมบัติของเพชรสังเคราะห์เหมือนกับเพชรธรรมชาติ ได้แก่ ค่าความแข็ง (hardness) ความถ่วงจำเพาะ (specific gravity) ค่าการนำความร้อน (thermal conductivity) และค่าการนำไฟฟ้า (electrical conductivity) ดังนั้นการใช้เครื่องตรวจเพชรที่ใช้กันตามท้องตลาด ซึ่งใช้หลักการนำความร้อนและการนำไฟฟ้า อาจไม่สามารถตรวจสอบเพชรสังเคราะห์ได้ ด้วยเหตุนี้การจำแนกเพชรธรรมชาติและเพชรสังเคราะห์จึงเป็นเรื่องยาก ต้องอาศัยความเชี่ยวชาญและประสบการณ์ของผู้ตรวจ ร่วมกับการใช้เครื่องมือขั้นสูงหรือเครื่องมือเฉพาะทางในการตรวจสอบ เพื่อความถูกต้องและแม่นยำในการจำแนกเพชรสังเคราะห์และเพชรธรรมชาติ โดยในงานวิจัยนี้ได้ทำการศึกษาเทคนิคการตรวจสอบ/คัดแยกระหว่างเพชรธรรมชาติและเพชรสังเคราะห์ CVD ที่มีแหล่งผลิตต่างกัน 3 ประเทศ ได้แก่ สาธารณรัฐประชาชนจีน สาธารณรัฐอินเดีย และสหรัฐอเมริกา โดยการทดสอบด้วยเทคนิดต่างๆ ได้แก่ การศึกษารูปแบบไบรีฟริงเจนซ์เมื่อผ่านแสงโพลาลอยด์ด้วยเทคนิค Cross Polarized Filter (CPF), การพิจารณาร่องรอยการเจริญเติบโตของผลึกและลักษณะการเรืองแสงด้วยเครื่อง DiamondViewTM และการศึกษาสเปกตรัมการเรืองแสงด้วยเครื่อง EXATM

  

(ซ้าย) Polarized Filter (กลาง) DiamondViewTM  และ (ขวา) EXATM

เครื่องมือวิเคราะห์สำหรับคัดแยกเพชรสังเคราะห์ CVD ออกจากเพชรธรรมชาติ 

ผลการทดลอง

1. รูปแบบไบรีฟริงเจนซ์เมื่อผ่านแสงโพลาลอยด์ด้วยเทคนิค Cross Polarized Filter (CPF)

เพชรธรรมชาติจะแสดงลักษณะ interference color แบบ patchy strain โดยปรากฏลักษณะเป็นหย่อมสีเทา สีฟ้า และสีน้ำตาลไร้รูปร่าง ซึ่งเกิดจากจากความเครียดในกระบวนการการเติบโตของผลึกเพชรธรรมชาติภายใต้ความร้อนและความดันสูง สำหรับเพชรสังเคราะห์ CVD จะแสดงลักษณะเส้นสีดำหนาถี่ๆ เรียงตัวเป็นแถว (columnar pattern) หรือแถบสีน้ำตาล สีฟ้า และสีเทา ที่เรียงตัวตัดกัน (cross-hatched bands) หรือเรียกว่า “tatami” ดังแสดงในภาพ

 

 

รูปแบบไบริฟริงเจนซ์ของตัวอย่าง (ซ้าย) เพชรธรรมชาติ และ (ขวา) เพชรสังเคราะห์ CVD

2. ร่องรอยการเจริญเติบโตของผลึกและลักษณะการเรืองแสงด้วยเครื่อง DiamondViewTM

ลักษณะการเรืองแสง (fluorescence) และการเรืองแสงค้าง (phosphorescence) ภายใต้แสง   อัลตราไวโอเลตในช่วงความยาวคลื่นสั้น (230 นาโนเมตร)  เพชรธรรมชาติแสดงการเรืองแสงสีน้ำเงินและไม่มีการเรืองแสงค้าง ในขณะที่เพชรสังเคราะห์ CVD จะแสดงการเรืองแสงสีเขียวอมฟ้า สีแดงร่วมกับหย่อมสีน้ำเงิน และสีแดงอมส้ม และพบการเรืองแสงค้างสีฟ้าอมเขียว นอกจากนี้ เพชรสังเคราะห์ CVD จะปรากฏลักษณะเส้นแสดงการเจริญเติบโตของผลึก (growth striations) เป็นเส้นตรง (straight line) และเส้นโค้ง (curved line) อย่างชัดเจน ดังแสดงในภาพ

  

ภาพถ่ายภายใต้เครื่อง DiamondViewTM ของตัวอย่าง (ซ้าย) เพชรธรรมชาติ และ (กลาง,ขวา) เพชรสังเคราะห์ CVD

3. การศึกษาสเปกตรัมการเรืองแสงด้วยเครื่อง EXATM

จากผลการศึกษาสเปกตรัมการเรืองแสงด้วยเครื่อง EXATM พบว่าสเปกตรัม photoluminescence (PL) ของเพชรธรรมชาติจะปรากฏพีคที่ตำแหน่ง 415 นาโนเมตร ซึ่งตำแหน่งดังกล่าวจะไม่ปรากฏในเพชรสังเคราะห์ CVD ในขณะที่เพชรสังเคราะห์ CVD จะปรากฏพีคที่ตำแหน่งประมาณ 737 นาโนเมตร ดังแสดงในภาพ

  

สเปกตรัมการเรืองแสง (PL) ของตัวอย่าง (บน) เพชรธรรมชาติ และ (ล่าง) เพชรสังเคราะห์ CVD

จากผลการทดลองพบว่า การศึกษารูปแบบไบรีฟริงเจนซ์เมื่อผ่านแสงโพลาลอยด์ด้วยเทคนิค Cross Polarized Filter (CPF), การพิจารณาร่องรอยการเจริญเติบโตของผลึกและลักษณะการเรืองแสงด้วยเครื่อง DiamondViewTM และการศึกษาสเปกตรัมการเรืองแสงด้วยเครื่อง EXATM สามารถนำมาใช้ในการตรวจคัดแยกระหว่างเพชรธรรมชาติและเพชรสังเคราะห์ CVD ได้อย่างแม่นยำและมีความถูกต้องสูง

 

 


บทความนี้เกิดจากการเขียนและส่งขึ้นมาสู่ระบบแบบอัตโนมัติ สมาคมฯไม่รับผิดชอบต่อบทความหรือข้อความใดๆ ทั้งสิ้น เพราะไม่สามารถระบุได้ว่าเป็นความจริงหรือไม่ ผู้อ่านจึงควรใช้วิจารณญาณในการกลั่นกรอง และหากท่านพบเห็นข้อความใดที่ขัดต่อกฎหมายและศีลธรรม หรือทำให้เกิดความเสียหาย หรือละเมิดสิทธิใดๆ กรุณาแจ้งมาที่ ht.ro.apt@ecivres-bew เพื่อทีมงานจะได้ดำเนินการลบออกจากระบบในทันที