Eine Diffusionspumpe ist ein Gerät zum Pumpen von Gasen mit einem Hochgeschwindigkeitsdampfstrahl als Transportmedium. Dieser Prozess findet statt, weil Gase der Diffusion im Dampfstrom widerstehen und eher dazu neigen, sich mit ihm zu bewegen. Diffusionspumpen zeichnen sich durch sehr niedrige Betriebsdrücke oder genauer gesagt durch hohe Vakuumwerte aus, die 10-10 mbar erreichen können. Der zum Transport des Gases verwendete Dampf ist normalerweise das Produkt des Siedens von Spezialölen wie Silikonöl im Heizungsbereich der Pumpe. Durch die Düseneinheit der Pumpe geleitet, beschleunigt sich der Dampf erheblich und saugt das Gas durch die Austrittsstelle der Pumpe nach außen.
Die dem Betrieb der Diffusionspumpe zugrunde liegende Eigenschaft von Gasen ist ihre Neigung, nicht mit einem Dampfstrom zu diffundieren oder sich mit diesem zu vermischen, sondern mit diesem mitgeführt zu werden. Dies ist deutlich zu erkennen, wenn Dampf aus einem Fenster oder einem Kamin austritt. Dabei bewegt er eine Luftsäule mit und bewirkt so eine Luftzirkulation im Raum. Obwohl im Umfang eher bescheiden, ist dies ein gutes Beispiel für das Konzept der Diffusionspumpe. Der Hauptunterschied zwischen der Funktionsweise der Pumpe und der kühlen Brise im Badezimmer ist jedoch die Geschwindigkeit, mit der sich der Dampf bewegt. Damit eine Diffusionspumpe ihr volles Potenzial entfalten kann, wird der als Transportmedium verwendete Dampf auf extrem hohe Geschwindigkeiten beschleunigt.
Diffusionspumpen sind sehr einfache Geräte ohne bewegliche Teile; das macht sie besonders langlebig und pflegeleicht. Die Hauptabschnitte eines typischen Beispiels bestehen aus einem Heizabschnitt, in dem der Dampf erzeugt wird, einem Einlass für gepumptes Gas, einer Reihe von Düsen und einem Auslass. Sekundärelemente bestehen aus Kühlschlangen und Ölrücklaufkanälen. Das Dampfmaterial wird im Heizabschnitt bis zum Siedepunkt erhitzt, wobei der resultierende Dampf in den Düsenabschnitt geleitet wird. Dort beschleunigt der Dampf, bevor er den gepumpten Gaseinlass passiert, wo er das Gas in den Auslasskanal saugt.
Im Austrittskanal wird der Dampf abgekühlt und wieder zu einer Flüssigkeit kondensiert. Das beschleunigte Gas verlässt dann den inneren Bereich der Pumpe, wo es auf Atmosphärendruck zurückkehrt und abgeführt wird. Das rekondensierte Öl fließt dann zurück zum Erhitzerabschnitt. Die Dampfmaterialien in einer Diffusionspumpe sind typischerweise Öle auf Silikonbasis, obwohl Quecksilber oft in sensiblen Laboranwendungen verwendet wird, bei denen eine Ölkontamination unerwünscht ist.