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如图所示，油扩散泵由油锅、扩散喷嘴、汽缸三个部分组成 ，真空泵本身没有机械式的可动机构。 油扩散泵的排气原理如下：首先，油在油锅的部分被加热蒸发，大量的油分子从喷嘴倾斜地向下以超音速的速度被喷出。从高真空侧（吸气口）吸入的气体分子高几率的与喷出的油分子进行碰撞，被油分子一起被喷出与压缩到斜下方的空间内。如此反复至第二级，第三级，最后气体分子经排气口由前级泵抽出。 由喷嘴喷出的油分子与冷却的汽缸内壁进行碰撞，会产生冷凝，液化效果。最后，回到油锅内，再次被加热后从喷嘴喷出。 另外，油扩散真空泵并不能进行单独的排气，需要与前级泵（主要为滑阀真空泵）进行搭配后进行排气。