วิธีการผลิต Lab Grown Diamond (คนไทยเรียกว่าเพชรแล็บ / เพชรแลบ) ตั้งแต่ต้นจนจบ

เบื้องหลังประกายที่สวยงามของ Lab Grown Diamond (คนไทยเรียกว่าเพชรแล็บ / เพชรแลบ) คือกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ที่ต้องควบคุมรายละเอียดอย่างแม่นยำ ตั้งแต่การเลือกเมล็ดเพชร แหล่งคาร์บอน อุณหภูมิ แรงดัน ไปจนถึงสภาพแวดล้อมภายในเครื่องผลิต หากควบคุมปัจจัยใดปัจจัยหนึ่งไม่เหมาะสม ผลึกที่ได้อาจมีสี ตำหนิ หรือโครงสร้างที่ไม่เป็นไปตามคุณภาพที่ต้องการ 

ปัจจุบัน วิธีการผลิต Lab Grown Diamond (คนไทยเรียกว่าเพชรแล็บ / เพชรแลบ) ที่ใช้ในอุตสาหกรรมอัญมณีมี 2 กระบวนการหลัก ได้แก่ HPHT และ CVD แม้ทั้งสองวิธีจะใช้หลักการและเครื่องมือแตกต่างกัน แต่มีจุดหมายเดียวกัน คือทำให้อะตอมของคาร์บอนเรียงตัวเป็นโครงสร้างผลึกเพชร บทความนี้จะพาไปดูทุกขั้นตอนตั้งแต่วัตถุดิบตั้งต้น จนกลายเป็นเพชรที่พร้อมนำไปเจียระไนและตรวจคุณภาพ 

Lab Grown Diamond (คนไทยเรียกว่าเพชรแล็บ / เพชรแลบ)  ผลิตขึ้นได้อย่างไร 

Lab Grown Diamond (คนไทยเรียกว่าเพชรแล็บ / เพชรแลบ) ผลิตขึ้นภายในห้องปฏิบัติการที่สามารถควบคุมสภาพแวดล้อมได้อย่างละเอียด กระบวนการผลิตไม่ได้เริ่มต้นด้วยการหลอมวัสดุให้มีรูปร่างคล้ายเพชร แต่เป็นการสร้างผลึกเพชรขึ้นจริงจากอะตอมของคาร์บอน โดยอาศัยเมล็ดเพชรขนาดเล็กเป็นฐานสำหรับการเติบโต 

เทคโนโลยีที่ใช้ผลิตจะสร้างสภาวะที่เหมาะสมให้อะตอมของคาร์บอนเคลื่อนตัวไปเกาะบนเมล็ดเพชรอย่างต่อเนื่อง เมื่อกระบวนการดำเนินไป คาร์บอนจะค่อย ๆ เรียงตัวตามโครงสร้างผลึกเดิมจนเกิดเป็นเพชรดิบที่มีขนาดใหญ่ขึ้น 

หลักการสำคัญคือการเปลี่ยนคาร์บอนให้เป็นเพชร 

คาร์บอนสามารถปรากฏอยู่ในหลายรูปแบบ เช่น แกรไฟต์และเพชร แม้จะประกอบด้วยธาตุชนิดเดียวกัน แต่การจัดเรียงตัวของอะตอมแตกต่างกันอย่างมาก การผลิตเพชรจึงต้องสร้างสภาวะที่ทำให้อะตอมคาร์บอนเรียงตัวเป็นโครงสร้างผลึกแบบเพชรแทนที่จะกลายเป็นแกรไฟต์หรือคาร์บอนรูปแบบอื่น 

เมล็ดเพชรทำหน้าที่เป็นต้นแบบให้อะตอมใหม่เรียงตัวต่อจากโครงสร้างเดิม กระบวนการนี้ต้องควบคุมความร้อน แรงดัน แหล่งพลังงาน และความบริสุทธิ์ภายในระบบอย่างสม่ำเสมอ เพราะสิ่งเจือปนเพียงเล็กน้อยอาจส่งผลต่อสี ความสะอาด และลักษณะการเติบโตของผลึกได้ 

ขั้นตอนก่อนผลิตเพชรแล็บต้องเตรียมอะไร 

ก่อนเริ่มกระบวนการผลิต ผู้ผลิตต้องเตรียมวัตถุดิบและอุปกรณ์ให้เหมาะกับวิธีที่เลือกใช้ HPHT ต้องใช้เครื่องกดแรงดันสูงและตัวกลางโลหะสำหรับช่วยละลายคาร์บอน ส่วน CVD ต้องใช้ห้องปฏิกิริยาที่ควบคุมก๊าซ ความดัน และพลังงานสำหรับสร้างพลาสมา 

คุณภาพของวัตถุดิบตั้งต้นมีผลโดยตรงต่อผลึกที่ได้ การเตรียมพื้นผิวเมล็ดเพชร ความสะอาดของห้องผลิต และความเสถียรของเครื่องจักรจึงต้องผ่านการตรวจสอบก่อนเริ่มทุกครั้ง 

เมล็ดเพชรตั้งต้น 

เมล็ดเพชรคือชิ้นผลึกเพชรขนาดเล็กที่ใช้เป็นฐานให้เพชรเม็ดใหม่เติบโต อาจเป็นเมล็ดเพชรที่ผลิตจากกระบวนการ HPHT หรือ CVD มาก่อนก็ได้ โดยต้องเลือกผลึกที่มีโครงสร้างเหมาะสมและไม่มีความเสียหายรุนแรง 

สำหรับกระบวนการ CVD เมล็ดเพชรมักถูกตัดเป็นแผ่นบางและขัดพื้นผิวให้เรียบ พื้นผิวที่สะอาดและสม่ำเสมอช่วยให้อะตอมคาร์บอนสะสมตัวได้เป็นระเบียบมากขึ้น ส่วนกระบวนการ HPHT มักใช้เมล็ดเพชรขนาดเล็กวางอยู่ในตำแหน่งที่มีอุณหภูมิต่ำกว่าแหล่งคาร์บอนเล็กน้อย 

แหล่งคาร์บอนบริสุทธิ์ 

กระบวนการ HPHT มักใช้แกรไฟต์หรือผงคาร์บอนที่มีความบริสุทธิ์สูงเป็นวัตถุดิบ คาร์บอนจะถูกละลายผ่านโลหะหลอมเหลว ก่อนเคลื่อนตัวไปตกผลึกบนเมล็ดเพชร 

กระบวนการ CVD ใช้ก๊าซที่มีคาร์บอนเป็นองค์ประกอบ โดยมักใช้มีเทนร่วมกับไฮโดรเจน ก๊าซจะถูกกระตุ้นด้วยพลังงานจนแตกตัวเป็นอนุภาคที่มีความไวต่อปฏิกิริยา จากนั้นอะตอมคาร์บอนจึงค่อย ๆ สะสมลงบนแผ่นเมล็ดเพชร 

เครื่องมือควบคุมแรงดัน อุณหภูมิ และสภาพแวดล้อม 

เครื่องผลิต HPHT ต้องสร้างแรงดันและอุณหภูมิสูงมากภายในแคปซูลขนาดเล็ก เครื่องจักรจึงต้องมีความแข็งแรงและควบคุมความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างแหล่งคาร์บอนกับเมล็ดเพชรได้อย่างแม่นยำ 

เครื่อง CVD ใช้แรงดันต่ำกว่า แต่ต้องควบคุมส่วนผสมของก๊าซ อัตราการไหล อุณหภูมิ และความเสถียรของพลาสมาอย่างต่อเนื่อง ความผิดปกติภายในห้องปฏิกิริยาอาจทำให้เกิดคาร์บอนที่ไม่ใช่เพชร หรือทำให้ชั้นผลึกเติบโตไม่สม่ำเสมอ 

วิธีผลิตเพชร HPHT ทีละขั้นตอน 

HPHT ย่อมาจาก High Pressure High Temperature เป็นกระบวนการที่ใช้แรงดันและอุณหภูมิสูงเพื่อสร้างสภาพแวดล้อมให้คาร์บอนตกผลึกเป็นเพชร ภายในระบบจะมีเมล็ดเพชร แหล่งคาร์บอน และโลหะที่ทำหน้าที่เป็นตัวทำละลายหรือตัวช่วยให้คาร์บอนเคลื่อนที่ได้ง่ายขึ้น 

วิธีนี้ใช้เครื่องกดที่ออกแบบมาเฉพาะ เช่น Belt Press, Cubic Press หรือระบบแรงดันรูปแบบอื่น กระบวนการผลิตอาจใช้เวลาตั้งแต่หลายวันไปจนถึงหลายสัปดาห์ ขึ้นอยู่กับขนาด รูปแบบผลึก และคุณภาพที่ต้องการ 

ขั้นตอนที่ 1 เตรียมเมล็ดเพชรและคาร์บอน 

ผู้ผลิตนำเมล็ดเพชร แหล่งคาร์บอน และส่วนผสมของโลหะ เช่น เหล็ก นิกเกิล หรือโคบอลต์ ใส่ลงในแคปซูลสำหรับการเติบโต วัตถุดิบทั้งหมดต้องจัดวางในตำแหน่งที่กำหนดเพื่อสร้างความแตกต่างของอุณหภูมิภายในระบบ 

แหล่งคาร์บอนจะอยู่ในบริเวณที่ร้อนกว่า ส่วนเมล็ดเพชรจะอยู่ในบริเวณที่เย็นกว่าเล็กน้อย ความแตกต่างนี้ช่วยให้คาร์บอนเคลื่อนตัวจากแหล่งวัตถุดิบไปยังเมล็ดเพชรได้อย่างต่อเนื่อง 

ขั้นตอนที่ 2 ใส่เข้าเครื่องแรงดันสูง 

แคปซูลจะถูกนำเข้าเครื่อง HPHT และเพิ่มแรงดันกับอุณหภูมิจนถึงระดับที่เหมาะสมต่อการเติบโตของเพชร โดยทั่วไปอุณหภูมิภายในระบบอาจอยู่ประมาณ 1,300 ถึง 1,600 องศาเซลเซียส และใช้แรงดันประมาณ 5 ถึง 6 กิกะปาสกาล (GPa) 

ภายใต้สภาวะดังกล่าว โลหะภายในแคปซูลจะหลอมเหลวและช่วยละลายแหล่งคาร์บอน การควบคุมแรงดันต้องมีความเสถียรตลอดกระบวนการ เพราะความเปลี่ยนแปลงที่มากเกินไปอาจรบกวนการเติบโตของผลึก 

ขั้นตอนที่ 3 คาร์บอนเริ่มตกผลึกเป็นเพชร 

เมื่อคาร์บอนละลายในโลหะหลอมเหลวแล้ว อะตอมคาร์บอนจะเคลื่อนตัวไปยังบริเวณที่เย็นกว่าซึ่งมีเมล็ดเพชรวางอยู่ เมื่อสารละลายคาร์บอนมีความเข้มข้นเหมาะสม อะตอมจะเริ่มตกผลึกบนพื้นผิวเมล็ดเพชร 

ผลึกใหม่จะเติบโตต่อจากโครงสร้างของเมล็ดตั้งต้นทีละชั้น ขั้นตอนนี้ทำให้เกิดเพชรขึ้นจริงในระดับอะตอม ไม่ใช่เพียงการเคลือบหรือสร้างวัสดุที่มีรูปลักษณ์คล้ายเพชร 

ขั้นตอนที่ 4 ควบคุมการเติบโตของผลึก 

ระหว่างการเติบโต ผู้ผลิตต้องรักษาแรงดัน อุณหภูมิ และความแตกต่างของอุณหภูมิให้อยู่ในช่วงที่กำหนด ความเร็วในการเติบโตที่ไม่เหมาะสมอาจทำให้ผลึกมีความเครียดภายใน หรือเกิดสิ่งเจือปนจากโลหะที่ใช้ในระบบ 

ไนโตรเจน โบรอน และธาตุอื่นที่อยู่ในระบบอาจส่งผลต่อสีของเพชร ผู้ผลิตจึงต้องควบคุมองค์ประกอบภายในอย่างละเอียดเพื่อให้ได้ผลึกที่มีสีและคุณสมบัติตรงตามเป้าหมาย 

ขั้นตอนที่ 5 นำเพชรดิบออกจากเครื่อง 

เมื่อผลึกเติบโตถึงขนาดที่ต้องการ เครื่องจะค่อย ๆ ลดอุณหภูมิและแรงดันตามขั้นตอนที่กำหนด จากนั้นจึงนำแคปซูลออกและแยกผลึกเพชรออกจากโลหะกับวัสดุที่เหลืออยู่ 

เพชรดิบจาก HPHT อาจมีทั้งหน้าผลึกรูปลูกบาศก์และหน้าแบบทรงแปดหน้า รูปร่างภายนอกในขั้นตอนนี้ยังไม่เหมือนเพชรเจียระไนที่พบในเครื่องประดับ จึงต้องเข้าสู่กระบวนการวางแผนตัดและขัดเงาต่อไป 

วิธีผลิตเพชร CVD ทีละขั้นตอน 

CVD ย่อมาจาก Chemical Vapor Deposition เป็นกระบวนการสร้างเพชรจากก๊าซที่มีคาร์บอนภายในห้องปฏิกิริยาความดันต่ำ แทนที่จะละลายคาร์บอนผ่านโลหะเหมือน HPHT วิธีนี้ใช้พลังงานกระตุ้นก๊าซให้เกิดพลาสมาและปล่อยอะตอมคาร์บอนออกมา 

อะตอมคาร์บอนจะค่อย ๆ สะสมบนแผ่นเมล็ดเพชร ทำให้ผลึกเติบโตในลักษณะเป็นชั้น กระบวนการอาจหยุดเพื่อนำผลึกออกมาตรวจสอบหรือกำจัดคาร์บอนส่วนที่ไม่ต้องการ ก่อนนำกลับเข้าเครื่องเพื่อเติบโตต่อ 

ขั้นตอนที่ 1 เตรียมแผ่นเมล็ดเพชร 

เมล็ดเพชรถูกตัดเป็นแผ่นบางและขัดพื้นผิวอย่างละเอียด เพื่อให้บริเวณที่ผลึกใหม่จะเติบโตมีความเรียบและสะอาด แผ่นเมล็ดหลายชิ้นสามารถวางลงในห้องผลิตเดียวกันได้ตามขนาดของเครื่อง 

ก่อนเริ่มกระบวนการต้องกำจัดคราบและสิ่งปนเปื้อนออกจากพื้นผิว หากมีสารตกค้างบนเมล็ดเพชร อาจรบกวนการเกาะตัวของอะตอมคาร์บอนและทำให้คุณภาพของผลึกไม่สม่ำเสมอ 

ขั้นตอนที่ 2 ใส่เข้าเครื่อง CVD 

แผ่นเมล็ดเพชรถูกวางบนฐานรองภายในห้องปฏิกิริยา จากนั้นระบบจะลดความดันและเพิ่มอุณหภูมิให้อยู่ในระดับที่เหมาะสม โดยอุณหภูมิที่ใช้มักต่ำกว่ากระบวนการ HPHT 

เครื่อง CVD ต้องรักษาระยะห่างระหว่างเมล็ดเพชร แหล่งพลังงาน และบริเวณพลาสมาให้เหมาะสม ตำแหน่งที่ต่างกันภายในห้องอาจส่งผลต่ออัตราการเติบโตและความสม่ำเสมอของผลึกแต่ละชิ้น 

ขั้นตอนที่ 3 เติมก๊าซที่มีคาร์บอน 

ระบบจะเติมก๊าซไฮโดรเจนและก๊าซที่มีคาร์บอน เช่น มีเทน เข้าไปในห้องปฏิกิริยา จากนั้นใช้พลังงานไมโครเวฟ กระแสไฟฟ้า หรือแหล่งพลังงานรูปแบบอื่นกระตุ้นก๊าซให้กลายเป็นพลาสมา 

พลาสมาจะช่วยแยกโมเลกุลของก๊าซและสร้างอนุภาคคาร์บอนที่พร้อมเข้าจับกับพื้นผิวเมล็ดเพชร ไฮโดรเจนมีบทบาทสำคัญในการลดการสะสมของแกรไฟต์และคาร์บอนรูปแบบที่ไม่ต้องการ 

ขั้นตอนที่ 4 คาร์บอนสะสมเป็นชั้นเพชร 

อะตอมคาร์บอนจะเคลื่อนตัวไปยังพื้นผิวเมล็ดเพชรและเชื่อมต่อกับอะตอมเดิมตามโครงสร้างผลึก ชั้นเพชรใหม่จึงค่อย ๆ หนาขึ้นในระดับอะตอมและเติบโตในแนวตั้งจากแผ่นเมล็ด 

กระบวนการนี้ต้องเกิดอย่างสม่ำเสมอเป็นเวลาหลายวันหรือหลายสัปดาห์ บางครั้งผู้ผลิตอาจนำผลึกออกมาขัดพื้นผิวเพื่อกำจัดคาร์บอนที่ไม่ใช่เพชร ก่อนนำกลับเข้าไปเติบโตต่ออีกครั้ง 

ขั้นตอนที่ 5 ตรวจสอบความหนาและคุณภาพ 

ผู้ผลิตจะตรวจสอบความหนา รูปแบบการเติบโต สี และความผิดปกติของผลึกเป็นระยะ หากพบชั้นผลึกที่ไม่สมบูรณ์ อาจต้องปรับส่วนผสมของก๊าซ อุณหภูมิ หรือกำลังของแหล่งพลังงาน 

เพชร CVD บางเม็ดอาจผ่านการปรับปรุงสีด้วยความร้อนและแรงดันสูงหลังการเติบโต ขั้นตอนนี้เรียกว่า Post-Growth Treatment และไม่ควรสับสนกับแหล่งกำเนิดของเพชร เม็ดดังกล่าวยังคงเป็นเพชรที่ผลิตด้วย CVD แต่ผ่านการปรับปรุงคุณภาพด้วย HPHT ภายหลัง 

หลังผลิตเสร็จ เพชรแล็บต้องผ่านอะไรบ้าง 

การได้ผลึกเพชรดิบไม่ได้หมายความว่าเพชรพร้อมนำไปทำเครื่องประดับทันที เพชรยังต้องผ่านการตรวจสอบ วางแผนตัด เจียระไน ขัดเงา และประเมินคุณภาพอย่างละเอียด เพื่อเปลี่ยนผลึกดิบให้มีรูปทรงและการสะท้อนแสงที่สวยงาม 

วิธีผลิตแบบ HPHT หรือ CVD ไม่ได้เป็นตัวตัดสินว่าเพชรเม็ดใดสวยกว่ากันโดยอัตโนมัติ คุณภาพของเพชรสำเร็จรูปต้องพิจารณาเป็นรายเม็ดจากสัดส่วนการเจียระไน สี ความสะอาด น้ำหนักกะรัต และข้อมูลในใบรับรอง 

การตัดแต่งเพชรดิบ 

เพชรดิบจะถูกสแกนเพื่อดูรูปร่าง โครงสร้างภายใน และตำแหน่งของตำหนิ ช่างจึงสามารถวางแผนว่าจะตัดส่วนใดออกและควรเลือกทรงใดเพื่อรักษาน้ำหนักกับคุณภาพของเพชรให้ได้มากที่สุด 

ส่วนที่เป็นเมล็ดเพชรเดิม ขอบผลึกที่ไม่สมบูรณ์ และบริเวณที่มีคาร์บอนรูปแบบอื่นอาจถูกตัดออก ขั้นตอนนี้ต้องหาสมดุลระหว่างขนาด ความสะอาด และรูปทรงที่ตลาดต้องการ 

การเจียระไนให้เกิดประกาย 

หลังตัดแต่ง เพชรจะถูกขึ้นรูป เจียระไนเหลี่ยม และขัดเงา ความสวยงามของประกายไม่ได้ขึ้นอยู่กับวิธีผลิตเพียงอย่างเดียว แต่ขึ้นอยู่กับสัดส่วน มุมของเหลี่ยม ความสมมาตร และคุณภาพการขัดผิว 

เพชรที่เจียระไนได้สัดส่วนจะรับและสะท้อนแสงกลับสู่สายตาได้ดี จึงดูสว่างและมีประกายมากกว่าเพชรที่มีน้ำหนักเท่ากันแต่สัดส่วนไม่เหมาะสม ผู้ซื้อจึงควรพิจารณาคุณภาพการเจียระไนควบคู่กับขนาดกะรัตเสมอ 

การตรวจคุณภาพและออกใบรับรอง 

เพชรที่เจียระไนแล้วสามารถส่งตรวจโดยสถาบันอัญมณีศาสตร์ เช่น GIA หรือ IGI เพื่อยืนยันว่าเป็นเพชรแล็บและประเมินคุณภาพตามหลัก 4C ได้แก่ น้ำหนักกะรัต สี ความสะอาด และการเจียระไน รายงานบางรูปแบบอาจระบุวิธีการเติบโตและการปรับปรุงคุณภาพหลังการผลิตด้วย 

ผู้ซื้อควรตรวจสอบหมายเลขรายงานกับฐานข้อมูลของสถาบัน รวมถึงเปรียบเทียบข้อมูลในใบรับรองกับหมายเลขเลเซอร์บนขอบเพชร สามารถอ่านเพิ่มเติมได้ที่ วิธีดูใบเซอร์ Lab Grown Diamond ให้มั่นใจ 

สรุปวิธีการผลิตเพชร Lab Grown Diamond (คนไทยเรียกว่าเพชรแล็บ / เพชรแลบ) 

วิธีการผลิตเพชรแล็บทั้ง HPHT และ CVD เริ่มต้นจากหลักการเดียวกัน คือใช้อะตอมคาร์บอนสร้างผลึกใหม่บนเมล็ดเพชร HPHT ใช้แรงดัน อุณหภูมิสูง และโลหะหลอมเหลวช่วยนำพาคาร์บอน ส่วน CVD ใช้ก๊าซคาร์บอนกับพลาสมาเพื่อสะสมผลึกขึ้นทีละชั้น 

สิ่งสำคัญคือไม่ควรตัดสินคุณภาพจากคำว่า HPHT หรือ CVD เพียงอย่างเดียว เพราะเพชรจากทั้งสองกระบวนการสามารถมีคุณภาพได้หลายระดับ การเลือกซื้อควรพิจารณาใบรับรอง หลัก 4C ความงามเมื่อมองด้วยตาจริง และความน่าเชื่อถือของผู้จำหน่ายร่วมกัน 

ผู้ที่ต้องการทำความเข้าใจพื้นฐานเพิ่มเติมสามารถอ่านเรื่อง เพชร Lab Grown Diamond คืออะไร หรือศึกษาดีไซน์ที่เหมาะกับการใช้งานได้จาก วิธีเลือกดีไซน์แหวนเพชรให้เหมาะกับรูปนิ้วและไลฟ์สไตล์ 

หากคุณกำลังมองหา Lab Grown Diamond (คนไทยเรียกว่าเพชรแล็บ / เพชรแลบ)  พร้อมใบรับรองมาตรฐาน และต้องการคำแนะนำในการเลือกเพชรให้เหมาะกับงบประมาณและการใช้งาน ทีมงาน GLOW Diamond ยินดีให้คำปรึกษา สามารถ เลือกชมสินค้า Lab Grown Diamond (คนไทยเรียกเพชรแล็บ / เพชรแลบ) หรือ ติดต่อผู้เชี่ยวชาญของ Glow Diamond เพื่อเปรียบเทียบตัวเลือกก่อนตัดสินใจ 

อ่านเพิ่มเติมเกี่ยวกับ Lab Grown Diamond (คนไทยมักเรียกว่าเพชรแล็บ / เพชรแลบ) 

Lab Grown Diamond (คนไทยมักเรียกว่าเพชรแล็บ / เพชรแลบ) คืออะไร? ความจริงทางวิทยาศาสตร์และเหตุผลที่ได้รับความนิยมทั่วโลก 
(รบกวนทาง SEO ใส่ลิงก์ไปบทความ FAQ) 

GLOW Diamond เราเป็นสมาชิกสมาคมจิวเวลรี่ถึง 2 แห่งที่เป็นมาตรฐานของเมืองไทย 

• สมาคมผู้ค้าอัญมณีไทยและเครื่องประดับ 

• สมาคมผู้ส่งออกเครื่องประดับเงินไทย 

• โครงการซื้อด้วยความมั่นใจ GIT 

• ได้รางวัลการออกแบบจากฝรั่งเศส (Carlin)