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高真空油扩散泵是一种蒸气射流泵，其工作原理是把工作介质(扩散泵油)的动能在抽气方向上传给被抽气体来作为基础的。扩散泵的抽气过程是被抽气体扩散到油蒸气射流中而被携带到泵出口排除的过程。其工作极限真空度在10-2~10-5 Pa范围内。应用在设备上的扩散泵工作范围在10-2~10-4 Pa范围内。

扩散泵中的油在加热到沸腾温度(约为200度)后产生大量的油蒸气，油蒸气经导流管从各级喷嘴定向高速喷出。由于扩散泵进气口附近被抽气体的分压强高于蒸气流中该气体的分压强，被抽气体的分子便不断扩散到高速定向蒸气流中，随着蒸气流带走。气体分子随蒸气流碰到泵壁又反射回来，再受到蒸气流碰撞而重新沿蒸气流方向流向泵壁。经过几次碰撞后，气体分子被压缩到低真空端，再由下几级喷嘴喷出的蒸气进行多级压缩，由前级泵抽走，而油蒸气在冷却的泵壁上被冷凝后又返回到下层重新被加热，如此循环工作达到抽气目的。

现代的油扩散泵在泵入口处，泵油的返流已降至大约室温下泵油蒸发速率的水平。

只有在使用时遵守一定的操作规程，才能保证系统的正常工作。前已详细叙述过有关机械泵、扩散泵的操作规程。经人们生产实践，对排气系统，也同样总结出来一套操作规程。以高真空排气系统为例（其他真空设备可仿照施行），其操作规程如下：①检查真空系统各部分，熟悉系统的气路结构，了解真空系统各元件的作用以及操作部分的电路联接。②关闭放气阀门，启动机械泵，对系统进行抽气，并随时用火花检漏器对系统各部分进行检漏。如系全金属系统，则可关闭阀门，用真空计读数记下P-t曲线（作静态升压试验）。如压强随时间呈直线上升，可断定系统有漏气源，应进行检漏。③当系统真空度达到油扩散泵的前置压强（5×10-2托）后，启动扩散泵，使加热电流逐渐升到额定（佳）值。在启动扩散泵前，必须先开冷却水。④扩散泵正常工作后，用火花检漏器（或热偶计）判断量测系统的真空度。到10-3托以上（热偶计近满偏或95格以上）才能使用电离真空计。使用时先对规管除气，后测量真空度。