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真空手套箱的主要原理是箱体与气体净化系统形成密封的工作环境，通过气体净化系统不断对箱体内的气体进行净化（主要除去水、氧），使系统始终保持高洁净和高纯度的惰性气体环境。在这样的环境中可以进行许多通常条件下无法实现的实验和生产。

手套箱系统主要由箱体、气体净化系统、过渡舱、真空泵、控制系统以及附加功能组成。