ทัวร์มาลีนและเบริลเป็นพลอยเนื้ออ่อนที่ได้รับความนิยมเป็นอย่างมากในปัจจุบัน เนื่องจากมีสีสันที่หลากหลาย สวยงาม มีเสน่ห์ มีความแข็งที่เหมาะสม และผลึกที่ส่วนใหญ่ค่อนข้างใสสะอาด โดยเฉพาะทัวร์มาลีน ชนิดรูเบลไลต์ และพาราอิบา และเบริลชนิดอะความารีน แต่พลอยที่ได้จากธรรมชาติส่วนใหญ่เกรดต่ำ สีและเนื้อพลอยไม่สามารถนำไปขึ้นรูปเป็นเครื่องประดับได้ เช่น มีสีโทนเข้มมืดเกินไป หรือ สีอ่อนจางเกินไป หรือ มีสีไม่เข้มผสมกับสีรองทำให้ไม่ได้ความชัดเจนตามสีที่นิยมของผู้บริโภค สัดส่วนพลอยคุณภาพดี น้ำสวย สีสด ใช้ผลิตเครื่องประดับได้จึงมีน้อยมาก การปรับปรุงคุณภาพพลอยเป็นภูมิปัญญาที่สำคัญของคนไทยมาหลายร้อยปี ทำให้อัญมณีและเครื่องประดับมีมูลค่ามากขึ้นได้ โดยทั่วไปมักใช้ความร้อนในการปรับปรุงสีและความสะอาดของพลอย แต่การใช้ความร้อนในการปรับปรุงคุณภาพพลอยเนื้ออ่อน มักก่อปัญหาการแตกร้าวเสียหายของเนื้อพลอย เนื่องจากตำหนิของเหลวที่มักพบในพลอยเนื้ออ่อน เมื่อได้รับความร้อนจะเกิดการขยายตัว จนมีแรงดันเกิดขึ้นภายในสร้างรอยแตกหรือลายแตกขาวขุ่นภายในเนื้อพลอย กรณีการนำเทคโนโลยีทางด้านรังสีมาปรับปรุงสีพลอยเนื้ออ่อน มักส่งผลดีในด้านการเพิ่มสีเข้มขึ้นมากกว่าการถอยลดสี ดังนั้นการประยุกต์ใช้เทคโนโลยีพลาสมาอบอ่อน จึงเป็นทางเลือกอีกวิธีหนึ่ง ที่สามารถนำมาใช้ในการปรับปรุงคุณภาพสีโทนมืดของพลอยเนื้ออ่อนได้ โครงการงานวิจัยนี้ดำเนินการต่อเนื่องกับโครงการวิจัยในระยะที่ผ่านมา สามารถเห็นผลเชิงบวกจากกระบวนการออกซิเจนพลาสมาอบอ่อน ในการลดสีโทนเข้มและสีรองของพลอยทัวร์มาลีนสีแดงอมม่วง ให้จางลงจนหายไปได้โดยใช้เวลาไม่เกิน 30 นาที และเกิดรอยแตกร้าวน้อยกว่าเมื่อเทียบกับการปรับปรุงคุณภาพด้วยความร้อน โดยที่สามารถควบคุมระดับการเปลี่ยนแปลงของสีและรอยแตกได้ ผ่านการเลือกชนิดของก๊าซ แรงดัน และระยะเวลาที่เหมาะสม โดยสาเหตุการสีโทนสีชมพูจนถึงสีแดงอมม่วงของทัวร์มาลีน เกิดจากการดูดกลืนแสงของธาตุให้สี แมงกานีส (Mn) เมื่อให้ก๊าซออกซิเจนผ่านเครื่องพลาสมาจะสร้างบรรยากาศพลาสมาแบบออกซิเดชัน ผนวกกับการให้ความร้อนที่อุณหภูมิต่ำเพื่อกำจัดโครงสร้างที่บกพร่อง ทำให้ Mn2+ ถูกออกซิไดซ์ไปเป็น Mn3+ โทนเข้มของสีชมพูและสีแดงอมม่วงค่อยๆ ลดลงและจางหายไปในที่สุด จนระดับสีในเนื้อพลอยเป็นสีเดียวกับพลอยรูเบลไลต์ ซึ่งมีราคาแพง การวิจัยต่อยอดในโครงการนี้ มุ่งเน้นไปที่การพัฒนากระบวนการพลาสมาอบอ่อนในแต่ละระดับโทนสี จากข้อมูลเบื้องต้นของพลอยแต่ละกลุ่มแตกที่ต่างกัน จนสามารถสรุปผลนำไปใช้ประโยชน์ในการเพิ่มมูลค่าพลอยเนื้ออ่อนในกลุ่มโทนเข้ม พลอยมืด สีไม่สว่าง เปลี่ยนเป็นพลอยที่มีคุณภาพพร้อมเจียระไนเป็นเครื่องประดับและมีความสำคัญต่อตลาดพลอย สีสดและเนื้อใส คุณภาพตามความต้องการของผู้ประกอบการและตลาดอัญมณี อาทิ สีโทนมืดหรือติดสีม่วงมืดของพลอยทัวร์มาลีนรูเบลไลต์เปลี่ยนเป็นสีแดงสดเด่นชัดขึ้น การลดสีม่วงในพาราอิบาเพื่อให้เห็นสีฟ้าสว่างเด่นชัดขึ้น และการลดสีเหลืองหรือน้ำตาลไหม้ในเบริลชนิดอะความารีน เพื่อให้พลอยเห็นสีฟ้าน้ำทะเลเข้มเด่นชัดขึ้น ซึ่งพลอยทั้งสามกลุ่มนี้เกิดจากธาตุธาตุให้สีแมงกานีสและเหล็ก กระบวนการนี้นอกจากปรับสีให้เปลี่ยนแปลงเชิงบวก ยังสามารถควบคุมให้ลดความเสียหายจากพลอยแตกร้าวหรือขุ่นมัวได้ ทดแทนการปรับปรุงด้วยความร้อนที่มักทำให้เกิดความเสียหายแก่พลอย จากการการขยายตัวทางความร้อนของมลทินของเหลวและของแข็งภายในพลอยดังกล่าว พลอยที่ผ่านการปรับปรุงคุณภาพด้วยเทคโนโลยีพลาสมาอบอ่อน มีความคงทนสูง ไม่มีการเปลี่ยนแปลงใดๆ เมื่อต้องผ่านอุณหภูมิสูงในระหว่างกระบวนการขึ้นรูปเป็นเครื่องประดับ เทคโนโลยีพลาสมาอบอ่อน จึงเป็นนวัตกรรมแก้ปัญหาการขาดแคลนวัตถุดิบคุณภาพดีและพัฒนาคุณภาพพลอยเนื้ออ่อน ต่อยอดเข้าสู่ผู้ประกอบการกลุ่มธุรกิจขนาดย่อม ที่เป็นห่วงโซ่หลักของอุตสาหกรรมอัญมณีและเครื่องประดับประเทศไทย ให้สามารถแข่งขันและเป็นศูนย์กลางตลาดอัญมณีและเครื่องประดับของโลก<br><br>Tourmaline and beryl are very favorite semi-precious gemstones among jewelry customers, especially the rubellite and Paraiba tourmaline and aquamarine beryl. However, the color tones of most of the natural materials from mining are too dark or too pale or unpopular, thus unable to instantly cut and set for jewelry. Therefore, treatment for color improvement is required for these stones. Thailand is known to be the center of color modification of gemstones where heat treatment is used as a standard method. However, when applying the heating to tourmaline and beryl, it results in micro-cracking due to the exploding of gaseous and liquid inclusions in the stones. Meanwhile, gamma and electron irradiation seem to succeed only for color increasing of the paler ones. Plasma annealing is an alternative method for the color improvement of such semi-precious gemstones. The current program has extended the accomplishment of our previous results on the development of plasma annealing processing for color improvement of the dark tone tourmaline from Nigeria. For instance, within 30 min treatment, the deep dark pink color greatly reduced leading to the stone becoming pure pink rubellite with no additional cracking. The level of color changes could be controlled by adjusting plasma source gases, vacuum pressure, and duration of treatment. We believed that the plasma processing induces the transformation of Mn2+ which yields purple color to Mn3+ which yields pink to red color in combination with the defect annealing mechanism. In the current project, we have set up the plasma annealing processing for quality enhancement of three of the most valuable semi-precious gemstones issuing from our SME partners due to high demand from the customer. The color of such stones was influenced by the ionic states of Mn and Fe similar to the pink tourmaline which we have succeeded in changing color. Thus, the treatment procedures from the previous study have been applied for the color improvement of these sones. The current achievements included the reduction of the dark purple tone in tourmaline to be the pure pink to red rubellite, the reduction of the purple tone in Paraiba for enhancing their blue color, and the reduction of the yellow tone in beryl to be the blue aquamarine. We have thoroughly studied the crack mechanism associated with the exploding of liquid and gases inclusions in the stone which has been frequently found in conventional heating and such cracking has been suppressed during the plasma treatment. At the very last step, the treated samples have been submitted to test the thermal stability through jewelry settings which involved high-temperature procedures. The aformentioned achievements have been handed on to the Entrepreneur in the SME industry for improving their low-quality semi-precious stones to meet the customer requirement.