สมบัติการเปล่งแสงของพลอยทับทิมเผาใหม่

  จากที่กล่าวมาในตอนที่แล้วว่า พลอยทับทิม ซึ่งเป็นอัญมณีที่ได้รับการขนานนามว่าเป็นสุดยอดแห่งอัญมณีนั้น ในปัจจุบันมักจะผ่านการปรับปรุงคุณภาพโดยการเผามาแล้วแทบทั้งสิ้น ทั้งนี้เนื่องจากปริมาณพลอยที่ขุดขึ้นมาได้นั้น ส่วนที่มีสีสันสวยงามพอที่จะนำมาเจียระไนได้เลยนั้น มีปริมาณที่น้อยมากจนแทบจะไม่มีอีกแล้ว

  ทั้งนี้ การเผาพลอยประกอบด้วย 2 รูปแบบ คือ การเผาเก่า หมายถึงการเผาแบบดั้งเดิม ซึ่งเป็นการเผาแบบให้ความร้อนโดยไม่ใส่สารเคมีใดๆ และรวมถึงการเผาทับทิมที่มีการใส่สารบอแรกซ์และซิลิกา เพื่อไปประสานรอยร้าวของพลอย โดยสารเคมีพวกนี้จะเข้าไปประสานรอยแตกในเนื้อพลอยได้ในระดับหนึ่ง จะยังคงมองเห็นรอยแตกได้บ้าง มีความทนทานต่อสภาวะแวดล้อมได้ดี แต่จะทำปฏิกริยากับกรดกัดแก้วได้ง่าย การเผาแบบนี้เป็นการเผาที่ทำมานานแล้ว การเผาใหม่ หมายถึงการเผาพลอยสองประเภท ประเภทแรก คือ การเผาโดยใส่สารเบอริลเลียม มักทำในพลอยแซปไฟร์ เช่น บุษราคัม เขียวส่อง แซปไฟร์สีส้มอมชมพูหรือพัดพารัดชา พลอยทับทิมและแซปไฟร์จากเมืองซองเจีย เป็นต้น สารเบอริลเลียมไม่มีสี แต่จะไปทำปฏิกิริยาเคมีกับธาตุที่มีอยู่ภายในพลอย ทำให้พลอยมีสีสวยขึ้น และสีก็คงทนถาวร ประเภทที่สอง คือ การเผาแบบใส่แก้วตะกั่วลงไปในกระบวนการเผาพลอย พลอยที่นำมาเผาวิธีนี้มักจะมีรอยแตกร้าวมาก การใส่แก้วตะกั่วลงไปก็เพื่อประสานรอยแตกให้เรียบเนียนขึ้น เนื้อสารเคมีที่เข้าไปอุดในรอยแตก จะมีความใสใกล้เคียงหรือมากกว่าเนื้อพลอย ทำให้มองไม่เห็นรอยแตกในเนื้อพลอย แต่สารเคมีพวกนี้มีความทนทานต่อสภาวะแวดล้อมไม่ดีนัก เมื่อใช้ไปนานๆ จะทำให้พลอยมีความหมองหรือเกิดด้านที่ผิวได้ง่าย การเผาวิธีนี้ พบมากในพลอยทับทิมอาฟริกา

  หน่วยวิจัยฟิสิกส์ของลำไอออนและการประยุกต์ สถาบันวิจัยวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี มหาวิทยาลัยเชียงใหม่ ซึ่งได้ติดตั้งเครื่องเร่งอนุภาคแทนเดมที่มีระบบวิเคราะห์วัสดุด้วยลำไอออนเต็มรูปแบบ ได้ทดลองใช้เทคนิคการวิเคราะห์แบบไม่ทำลาย ได้แก่ เทคนิค Particle Induced X-ray Emission (PIXE) ตรวจวัดปริมาณธาตุองค์ประกอบในพลอยทับทิม โดยเมื่อตรวจวัดปริมาณตะกั่วในพลอยเผาเก่าและเผาใหม่แล้ว พบว่า มีตะกั่ว (Pb) เจือปนในปริมาณที่สูงมาก โดยในกรณีของทับทิมเผาเก่า พบว่า มีปริมาณตะกั่วประมาณ 1-7% ในส่วนของพลอยทับทิมเผาใหม่ พบว่า มีปริมาณตะกั่วสูงถึง 10-50% เลยทีเดียว โดยที่ตะกั่วไม่ควรจะตรวจพบในพลอยทับทิม เนื่องจากตะกั่วไม่ได้เป็นธาตุองค์ประกอบตามธรรมชาติที่ควรจะพบในพลอยทับทิม นอกจากนั้น ธาตุที่พบว่ามีปริมาณมากผิดปกติในพลอยทับทิมเผาใหม่ คือ ซิลิกอน (Si) โดยพบว่ามีปริมาณซิลิกอนมากกว่าในพลอยธรรมชาติถึงประมาณ 20-30 เท่า ซึ่งซิลิกอนที่เป็นองค์ประกอบหลักของแก้วโดยทั่วไปนี้ ถูกเจือปนเข้ามาในพลอยพร้อมกับตะกั่ว ทั้งนี้ตารางที่ 1 ได้แสดงปริมาณธาตุองค์ประกอบในพลอยทับทิม 3 ตัวอย่าง จากพลอยในกลุ่มพลอยธรรมชาติ (Untreated) พลอยเผาเก่า (Paw Kaw) และ พลอยเผาใหม่ (Paw Mai)

  เพื่อศึกษาถึงผลการเจือปนของตะกั่วในพลอยทับทิม หน่วยวิจัยฯ จึงได้ทดลองใช้เทคนิคการวิเคราะห์แบบไม่ทำลายอีกวิธีหนึ่ง คือ เทคนิค Ionoluminescence (IL) ตรวจวัดสมบัติการเปล่งแสงของพลอยเหล่านี้ โดยที่เทคนิค IL เป็นเทคนิคในการใช้ลำไอออนโปรตรอนพลังงานประมาณ 2 ล้านอิเล็คตรอนโวลต์ ยิงไปที่วัตถุตัวอย่าง ทำให้อะตอมของธาตุองค์ประกอบถูกกระตุ้น (excite) และเมื่ออิเล็คตรอนกลับเข้าสู่สภาวะเสถียร (de-excite) จะปลดปล่อยลำแสงออกมา และสามารถตรวจจับได้โดยเครื่องสเปกโตรมิเตอร์ทั่วไป

รูปที่ 1 สเปกตรัมการเปล่งแสง (IL spectra) ของพลอยตัวอย่าง จากกลุ่มพลอยทับทิมธรรมชาติ (Untreated) พลอยทับทิมเผาเก่า (Paw Kaw) และพลอยทับทิมเผาใหม่ (Paw Mai)

ตารางที่ 1 ปริมาณธาตุองค์ประกอบในหน่วยส่วนในล้านส่วน (ppm) ของพลอยตัวอย่าง จากกลุ่มพลอยทับทิมธรรมชาติ (Untreated) พลอยทับทิมเผาเก่า (Paw Kaw) และพลอยทับทิมเผาใหม่ (Paw Mai) ที่ตรวจวัดได้จากเทคนิค PIXE ที่มหาวิทยาลัยเชียงใหม่