อุตสาหกรรมอัญมณี, เครื่องประดับของไทย เป็นอุตสาหกรรมที่ผลิต เพื่อการส่งออกเป็นส่วนใหญ่ หรือประมาณร้อยละ 80 ของมูลค่าการผลิตทั้งหมด ในอุตสาหกรรมนี้ ทำรายได้เข้าสู่ประเทศสูงเป็นอันดับ 3 และล่าสุดเมื่อปี 2539 มีมูลค่าการส่งออกถึง 55,000 ล้านบาท ทั้งเพิ่มขึ้นทุกๆ ปี โดยมีเป้าหมายส่งออกให้ถึง "หนึ่งแสนล้านบาท" ในอนาคต

ขณะที่ “การปลอมแปลงอัญมณี และเครื่องประดับ” เป็นปัญหาและอุปสรรคส่วนหนึ่งที่จะทำให้อุตสาหกรรมนี้ขาดความเชื่อถือจากต่างประเทศและมีผลให้การส่งออกลดลง ดังนั้น เพื่อป้องกันปัญหาดังกล่าว กรมส่งเสริมอุตสาหกรรมจึงว่าจ้างมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี ศึกษาวิจัยเรื่องการเพิ่มมูลค่าและการป้องกันการปลอมแปลงอัญมณีด้วยเลเซอร์ เพื่อส่งเสริมและสนับสนุนอุตสาหกรรมให้เจริญเติบโตต่อไป

รศ.ดร.พิเชษฐ ลิ้มสุวรรณ อาจารย์ประจำภาควิชาฟิสิกส์ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี (มจธ.) หัวหน้าโครงการนี้ เปิดเผยเกี่ยวกับงานวิจัยนี้ว่า ระบบนีโอดีเมียมแย๊ก เป็นเลเซอร์ ที่ใช้ในการเพิ่มมูลค่า และป้องกันการปลอมแปลงอัญมณี โดยใช้เลเซอร์แบบลำแสงต่อเนื่องที่มีความยาวคลื่น 1064 นาโนเมตร พร้อมทั้งสามารถโฟกัสลำแสงเลเซอร์ได้เล็กประมาณ 2-7 ไมครอน โดยระบบนี้ประกอบด้วย 3 ส่วนใหญ่ๆ คือ ระบบเลเซอร์ ที่ประกอบไปด้วยแท่งผลึกนีโอดีเมียม แย๊ก นิยมเรียกย่อๆ ว่า ผลึกแย๊ก ในการกระตุ้นอะตอมของแท่งผลึกแย๊ก จะใช้แสงจากหลอดไฟอาร์ค โดยผิวสะท้อนแสงทำจากสเตนเลสให้เกิดเป็นช่องกลวง รูปทรงกระบอกรี ผิวภายในของช่องกลวงขัดให้เรียบ และชุบด้วยทองสำหรับสะท้อนแสงได้ดี ให้แท่งผลึกแย๊กวางอยู่ที่ตำแหน่งหนึ่งของจุดโฟกัสของวงรี

ขณะที่แท่งหลอดอาร์ควางอยู่ที่อีกตำแหน่งหนึ่งของจุดโฟกัส เมื่อหลอดอาร์คสว่างขึ้น แสงที่เปล่งออกมารอบหลอดอาร์ค จะไปสะท้อนที่ผิวภายในของตัวสะท้อนแสง แล้วไปรวมกันที่แท่งผลึกแย๊ก ดังนั้น เมื่อมีกระจกทั้งด้านหัว และท้ายของปลายแท่งผลึกแย๊ก จะทำให้เกิดกระบวนการในการเกิดแสงเลเซอร์ออกมาอย่างต่อเนื่อง โดยผลึกแย๊กที่ใช้ในงานวิจัยนี้ มีขนาดเส้นผ่าศูนย์กลาง 6 มิลลิเมตร ความยาว 105 มิลลิเมตร ทำการเคลือบฟิล์มบางแสงป้องกันการสะท้อนทางด้านหัวและท้ายของผลึก

ขณะที่การทำงานของระบบเป็นการทำงานในรูปแบบ ของการแกะสลักบนวัสดุที่แข็ง และมีขนาดเล็กมาก จึงต้องมีการจัดระบบลำแสง และระบบโฟกัสของลำแสงให้มีคุณภาพดีที่สุด งานวิจัยนี้จึงเลือกระบบทำงานแบบการเคลื่อนที่ชิ้นงาน หรืออัญมณีที่จะแกะสลัก โดยไม่ต้องเคลื่อนที่ลำแสงเลเซอร์ แต่ใช้โต๊ะเคลื่อนที่ในระนาบ 2 มิติ แบบ Cross Roller Linear Table ขับเคลื่อนด้วย Lead screw ระยะการเคลื่อนที่ทั้ง 2 ระนาบประมาณ 4 นิ้ว โดยมีความละเอียดทางตำแหน่งสูงสุดประมาณ 0.03 ไมครอน สามารถรับน้ำหนักได้สูงสุด 45 กิโลกรัม ความเร็วในการเคลื่อนที่สูงสุด 10 นิ้วต่อนาที ชุดควบคุมการเคลื่อนที่ของโต๊ะในระนาบ 2 มิติ เป็นชุดควบคุมมอเตอร์แบบ microstepping ที่มีความละเอียดถึง 56,000 สเตปต่อรอบ ในงานวิจัยนี้ เป็นชุดควบคุมแบบ 2 แกน สามารถควบคุมมอเตอร์ 2 ตัว คือในแนวแกน X และ Y โดยมอเตอร์นี้จะติดตั้งเข้ากับโต๊ะเคลื่อนที่ 2 ระนาบ โดยต่อเข้ากับ lead screw ของโต๊ะ

ระบบโฟกัสลำแสงเลเซอร์

ทั้งนี้ รวมทั้งการโฟกัสลำแสงเลเซอร์ เป็นระบบที่ช่วยทำให้ลำแสงเลเซอร์มีขนาดเล็ก จนสามารถเจาะผิววัสดุที่มีความแข็งมากๆ ได้ เช่น อัญมณี ประกอบไปด้วย 2 ส่วน คือ กระจกสะท้อนแสงแบบ 45 องศา เพื่อทำการสะท้อนแสงให้ไปตกยังเลนส์โฟกัส เลนส์โฟกัสเป็นเลนส์ที่มีค่า N.A.(numerical aperture) 0.25 สามารถทำการโฟกัสลำแสงเลเซอร์ให้เล็กได้ถึง 2-7 ไมครอน

อาจารย์พิเชษฐ อธิบายถึงหลักการทำงานว่า จะทำการเขียนตัวหนังสือหรือรูปแบบที่ต้องการจะแกะสลักลงบนอัญมณีเข้าเครื่องคอมพิวเตอร์ก่อน หลังจากนั้น จึงจะส่งไฟล์ข้อความหรือรูปที่วาดไปให้กับชุดควบคุม เพื่อทำการสั่งให้โต๊ะเคลื่อนที่ไปตามข้อความ หรือรูปที่วาด โดยชุดควบคุมจะทำการควบคุมการทำงานของเลเซอร์ให้สอดคล้องกับการเคลื่อนที่ของชิ้นงานที่ต้องการแกะสลัก ซึ่งวางอยู่บนโต๊ะเคลื่อนที่ 2 ระนาบ รูปหรือตัวหนังสือที่สลักลงบนอัญมณีจะมีขนาดเล็กมากมองไม่เห็นด้วยตาเปล่า ต้องส่องด้วยกล้องเลนส์ขยาย ดังนั้น จะไม่ก่อให้เกิดตำหนิแก่อัญมณี และยังเป็นการป้องกันการปลอมแปลงได้ ซึ่งเป็นผลดีต่อการส่งออกอัญมณีของบ้านเราในอนาคต

ที่มา : กรุงเทพธุรกิจ (กรุงเทพไอที) ฉบับวันที่ 4 ตุลาคม 2544