油擴散真空泵(簡稱擴散泵)也是用來獲得高真空或超真空的主要設備，它屬于射流真空泵，采用低壓高速油蒸氣的氣流作為工作介質。其工作壓力范圍為10-1～10-6Pa，極限真空可達到10-8 Pa。擴散泵的抽氣速率從數升每秒到十幾萬升每秒。其優點是對各種氣體抽氣無選擇性、結構簡單、無機械運動部件、操作方便、成本低、使用壽命長、便于維護。油擴散泵和其他高真空泵或超高真空泵相比的缺點是會造成油蒸氣污染，抽氣效力低，需要循環水冷卻。擴散泵普遍應用于掃描電子顯微鏡、早期電子束曝光設備和離子鍍膜設備等。
油擴散泵主要由泵體、冷卻帽、噴嘴、蒸氣流導管、工作介質(泵油)和加熱器等組成。隨著工藝的不斷改進，目前一般把油擴散泵做成多級結構。擴散泵油鍋中的泵油被電爐絲加熱器加熱，使泵油沸騰蒸發而產生大量的油蒸氣。由于容器內已經由前極泵預抽真空，壓力較低，泵油可以在200℃左右蒸發。油蒸氣經導流管進入多級傘形噴嘴形成高速蒸氣流，然后由各級傘形噴嘴飛速噴出。由于擴散泵抽氣口附近被抽氣體和蒸氣流中的氣流形成壓力差，所以被抽氣體分子就很容易地擴散到蒸氣射流內部。油蒸氣和被抽氣體分子相互撞擊，使被抽氣體分子沿蒸氣射流方向產生高速運動。由于氣體受到蒸氣流作用，在泵壁上來回反射，經過數次反射碰撞后，氣體分子被壓縮到低真空端，最后被前級真空泵抽走。工作油蒸氣在冷卻泵壁上被冷凝后又返回到油鍋中重新被加熱，噴嘴和泵壁間就形成了穩定的蒸氣流。
油擴散泵在接入系統工作時，即使采用飽和蒸氣壓低的泵油，同時在泵口安裝冷阱，依然存在部分油蒸氣返流到高真空端，對被抽系統造成污染。另外，加熱油蒸氣的消耗功率大、效率低(只能達到70％左右)，在不加特殊措施情況下很難取得較清潔的真空。所以，目前大多數電子束曝光機都不采用這類真空泵。
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