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隨著真空獲得技術的發展，真空應用日漸擴大到工業和科學研究的各個方面。真空應用是指利用稀薄氣體的物理環境完成某些特定任務。有些是利用這種環境制造產品或設備，如燈泡、電子管和加速器等。這些產品在使用期間始終保持真空；而另一些則僅把真空當作生產中的一個步驟，產品在大氣環境下使用，如真空鍍膜、真空干燥和真空浸漬等。
真空的應用范圍極廣，主要分為低真空、中真空、高真空和超高真空應用。低真空是利用低(粗)真空獲得的壓力差來夾持、提升和運輸物料，以及吸塵和過濾，如吸塵器、真空吸盤。
中真空一般用于排除物料中吸留或溶解的氣體或水分、制造燈泡、真空冶金和用作熱絕緣。如真空濃縮生產煉乳，不需加熱就能蒸發乳品中的水分。
真空冶金可以保護活性金屬，使其在熔化、澆鑄和燒結等過程中不致氧化，如活性難熔金屬鎢、鉬、鉭、鈮、鈦和鋯等的真空熔煉；真空煉鋼可以避免加入的一些少量元素在高溫中燒掉和有害氣體雜質等的滲入，可以提高鋼的質量。
高真空可用于熱絕緣、電絕緣和避免分子電子、離子碰撞的場合。高真空中分子自由程大于容器的線性尺寸，因此高真空可用于電子管、光電管、陰極射線管、X射線管、加速器、質譜儀和電子顯微鏡等器件中，以避免分子、電子和離子之間的碰撞。這個特性還可應用于真空鍍膜，以供光學、電學或鍍制裝飾品等方面使用。
外層空間的能量傳輸與超高真空中的能量傳輸相似，故超高真空可用作空間模擬。在超高真空條件下，單分子層形成的時間長(以小時計)，這就可以在一個表面尚未被氣體污染前，利用這段充分長的時間來研究其表面特性，如摩擦、粘附和發射等。
