油扩散真空泵(简称扩散泵)也是用来获得高真空或超真空的主要设备，它属于射流真空泵，采用低压高速油蒸气的气流作为工作介质。其工作压力范围为10-1～10-6Pa，极限真空可达到10-8 Pa。扩散泵的抽气速率从数升每秒到十几万升每秒。其优点是对各种气体抽气无选择性、结构简单、无机械运动部件、操作方便、成本低、使用寿命长、便于维护。油扩散泵和其他高真空泵或超高真空泵相比的缺点是会造成油蒸气污染，抽气效力低，需要循环水冷却。扩散泵普遍应用于扫描电子显微镜、早期电子束曝光设备和离子镀膜设备等。
油扩散泵主要由泵体、冷却帽、喷嘴、蒸气流导管、工作介质(泵油)和加热器等组成。随着工艺的不断改进，目前一般把油扩散泵做成多级结构。扩散泵油锅中的泵油被电炉丝加热器加热，使泵油沸腾蒸发而产生大量的油蒸气。由于容器内已经由前极泵预抽真空，压力较低，泵油可以在200℃左右蒸发。油蒸气经导流管进入多级伞形喷嘴形成高速蒸气流，然后由各级伞形喷嘴飞速喷出。由于扩散泵抽气口附近被抽气体和蒸气流中的气流形成压力差，所以被抽气体分子就很容易地扩散到蒸气射流内部。油蒸气和被抽气体分子相互撞击，使被抽气体分子沿蒸气射流方向产生高速运动。由于气体受到蒸气流作用，在泵壁上来回反射，经过数次反射碰撞后，气体分子被压缩到低真空端，最后被前级真空泵抽走。工作油蒸气在冷却泵壁上被冷凝后又返回到油锅中重新被加热，喷嘴和泵壁间就形成了稳定的蒸气流。
油扩散泵在接入系统工作时，即使采用饱和蒸气压低的泵油，同时在泵口安装冷阱，依然存在部分油蒸气返流到高真空端，对被抽系统造成污染。另外，加热油蒸气的消耗功率大、效率低(只能达到70％左右)，在不加特殊措施情况下很难取得较清洁的真空。所以，目前大多数电子束曝光机都不采用这类真空泵。
