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油扩散泵油锅中的泵油在真空中加热到沸腾温度时产生大量的油蒸汽，油蒸汽经导流管由各级喷嘴定向高速喷出。由于进气口附近被抽气体的分压强高于油蒸汽流中该气体的分压强，所以被抽气体分子不断地扩散到油蒸汽流中。油蒸汽撞击被抽气体分子，使被抽气体分子沿着蒸汽流方向高速运动，气体分子碰到泵壁又反射回来再受到蒸汽流的碰撞而重新沿着蒸汽流方向流向泵壁。经过几次碰撞后，气体分子被压缩到低真空端，再由下级喷嘴喷出的蒸汽流进行多级压缩，最后由前级真空泵抽出，而油蒸汽在冷却的泵壁上被冷却后又返回到油锅中重新被加热，如此循环工作。