ทัวร์มาลีนและเบริลเป็นสินแร่ในกลุ่มซิลิเกต ที่มีสีสันหลากหลาย เนื้อสะอาดใส จึงนับเป็นอัญมณีที่นิยมนำมาทำเป็นเครื่องประดับ แต่พลอยธรรมชาติคุณภาพดีมีจำนวนน้อย ส่วนใหญ่เกรดต่ำ สีโทนมือ เข้มเกินไป หรือสีซีดจางเกินไป หรือมีสีหลักผสมสีรองมากทำให้เนื้อสีพลอยที่ไม่เป็นที่นิยม จำเป็นต้องผ่านการปรับปรุงคุณภาพก่อนนำไปขึ้นรูปเครื่องประดับ อาทิ การเผาด้วยความร้อน การอาบรังสี การยิงด้วยลำอิเล็กตรอน ฯลฯ กระบวนการปรับปรุงคุณภาพในพลอยเนื้ออ่อน ถือเป็นที่ยอมรับกันโดยทั่วไป โดยเฉพาะกระบวนการทางความร้อนหรือการเผาพลอย ได้รับการยอมรับมาเป็นเวลานานว่าทำให้พลอยมีสีสันสวยงาม อย่างไรก็ตาม ผลของความร้อนและข้อจำกัดของเตาเผา ทำให้พลอยทัวร์มาลีนที่ธรรมชาติมีมลทินประเภทของเหลวและก๊าซจำนวนมาก หากเผาที่อุณหภูมิสูงเกิน 600 องศาเซลเซียส จะพบปัญหาความเสียหายจากรอยแตกขนาดเล็กเพิ่มขึ้น เกิดรอยแตกขนาดใหญ่พลอยร้าวเพิ่มขึ้นจนกระทั่งพลอยแตก กรณีการยิงด้วยลำอิเล็กตรอนหรือการอาบรังสี เหมาะสำหรับการเพิ่มสีเข้มขึ้นมากกว่าการลดถอยสีพลอยลง ในโครงการวิจัยนี้ ต่อยอดองค์ความรู้และประสบการณ์ จากความสำเร็จในการสร้างเครื่องพลาสมาอบอ่อนระดับห้องปฏิบัติการ นำมาพัฒนาเครื่องพลาสมาอบอ่อนให้เหมาะสมกับการใช้งานในระดับอุตสาหกรรม ผลการทดสอบการใช้งานที่อุณหภูมิห้องให้ผลดี ใช้กับจำนวนพลอยมากขึ้น สามารถลดโทนเข้มของสีพลอยทัวร์มาลีนได้ โดยเฉพาะการลดความเข้มสีพลอยทัวร์มาลีนกลุ่มสีชมพูเข้มอมม่วง จากธาตุแมงกานีสและเหล็ก ซึ่งจากเดิมพลอยโทนมืดเกือบดำ การส่องผ่านแสงได้น้อยมาก เมื่อผ่านกระบวนการพลาสมาแล้ว เพิ่มการส่องผ่านของแสงได้ดี จนสามารถมองเห็นสีได้ชัดเจนแม้ในแสงปรกติ นำไปสู่การออกแบบและสร้างเครื่องต้นแบบระดับ SME ที่สามารถควบคุมการสร้างพลาสมาได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น สามารถจัดวางชิ้นงานได้ง่าย และการบำรุงรักษาทำได้ง่าย สามารถนำมาใช้ในการปรับปรุงคุณภาพพลอยเนื้ออ่อนได้หลากหลายมากขึ้น โดยมุ่งเน้นไปที่พลอยตระกูลทัวร์มาลีนและเบริลกลุ่มที่คุณภาพสีไม่เหมาะสมกับการไปทำเป็นเครื่องประดับ โดยเฉพาะการวิจัยเชิงลึกการเกิดสีของพลอยจากธาตุแมงกานีสและเหล็ก เพราะพลอยกลุ่มนี้ผู้ประกอบการนำเข้าเป็นจำนวนมาก จากประเทศในแถบแอฟริกาและอเมริกาใต้ ทั้งนี้ได้พัฒนาให้เครื่องสามารถสร้างพลาสมาจากก๊าซได้หลากหลายขึ้น ทั้งจากก๊าซเดี่ยวและก๊าซผสม เพิ่มระบบแม่เหล็กเพื่อให้สามารถควบคุมความเข้มของพลาสมาได้ เพิ่มระบบการอบอ่อนพลอยขณะอาบพลาสมา เพื่อกำหนดอุณหภูมิตั้งต้นที่เหมาะสม และปรับปรุงระบบเครื่องพลาสมา ให้ส่วนต่างๆ ทำงานอย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น รวมทั้งเพิ่มการติดตั้งระบบควบคุมด้วยคอมพิวเตอร์ เพื่อให้สามารถใช้งานได้ง่าย ทำให้ผู้ประกอบการร่วมวิจัยสามารถดำเนินการทดลองกับพลอยตัวเองในระหว่างดำเนินโครงการพร้อมกับคณะผู้วิจัยได้ การประสบความสำเร็จของเครื่องมือและการถ่ายทอดเทคโนโลยีพลาสมา สามารถควบคุมพลังงานที่เหมาะสมโดยตรงแก่พลอย ส่งผลต่อประสิทธิภาพการปรับปรุงความใสสะอาดในเนื้อพลอยและการกำหนดสีของพลอย ตามความต้องการของตลาดพลอย แก้ ปัญหาให้ผู้ประกอบการพลอย ปรับปรุงสีของพลอยทัวร์มาลีนรูเบลไลต์ที่มีสีมืดหรือติดสีม่วง ให้เห็นสีแดงสดเด่นชัดขึ้น การลดสีม่วงในทัวร์มาลีนพาราอิบา เพื่อให้เห็นสีฟ้าสว่างเด่นชัดขึ้น และการลดสีเหลืองในเบริลอะ-ความารีน เพื่อให้พลอยเห็นสีฟ้าน้ำทะเลเด่นชัดขึ้น นำไปสู่การนำนวัตกรรมพลาสมาเพื่ออุตสาหกรรมอัญมณีและเครื่องประดับ พร้อมทั้งการถ่ายทอดเทคโนโลยีใหม่ให้ผู้ประกอบการกลุ่มธุรกิจพลอยขนาดย่อม นำไปพัฒนาคุณภาพเพื่อเพิ่มมูลค่าพลอยเนื้ออ่อน สำหรับพัฒนาวัตถุดิบในอุตสาหกรรมอัญมณีเครื่องประดับต่อไป<br><br>Tourmaline and beryl are silicate minerals, displaying a unique range of colors, which are frequently used as gem materials. However, the fine quality with proper color ready to be cut and set as jewelry is relatively rare. Some of them are too pale, others are so dark that the real color can only be seen when the stone is held against the light. Several techniques are applying for color enhancement of the gemstones, for example, heat treatment, nuclear radiation, electron bombardment, etc. Among them, heat treatment is accepted as a standard method. However, when applying heating to tourmaline and beryl, it results in micro-crack due to the exploding of gaseous and liquid inclusions in the stones. On the other hand, nuclear irradiation seems to succeed only for color increasing of the paler ones. The current project aims to extend the accomplishment of our previous study on the installation of the annealing plasma system for color enhancement of the dark tone tourmaline from Nigeria. The laboratory-scale prototype allowed us to investigate the effects of microwave power, plasma species, and treatment duration on the gemstone. The results demonstrated that the dark pink tourmaline became paler and looked like rubellite after treatment. Thus, plasma annealing is proved to be an alternative method for color enhancement of the semi-precious gemstones which were imported with a large amount by the Thai Entrepreneur. Based on the laboratory scale prototype, the specific plasma annealing system for the SME industry was designed and constructed with the capability to generate plasma from various source gases under controllable microwave power, the capability to handle various sizes and shapes of samples, and the easy to maintenance. For expanding the applications, the system was equipped with the magnetic for plasma confinement, the heater for in-situ annealing, and the more controllable gasses system for various plasma generations. The complete system has been able to apply for more variety of the semi-precious stones which was governed by Mn and Fe chromophores, for example, reducing the dark purple tone in rubellite, reducing the purple tone in Paraiba, and reducing the yellow tone in aquamarine. We have concentrated on developing the technique for suppressing the crack initiated by the exploding of liquid and gases inclusions in the gemstones which were frequently found in conventional heating procedures. During running the program, the private partners were allowed to participate in all activities to familiarize themselves with the newly developed plasma technology. The achievements from the project were handed on to the Entrepreneur in the SMEs industry for the improvement of their low-quality semi-precious stones to meet their customer requirement.