Quá trình epitaxy chùm phân tử được thực hiện trong chân không cao hoặc chân không siêu cao (1 x 10^-8Môi trường (Pa). Khía cạnh quan trọng nhất của phương pháp epitaxy chùm phân tử là tốc độ lắng đọng thấp, thường cho phép màng phát triển theo kiểu epitaxy với tốc độ dưới 3000 nm mỗi giờ. Tốc độ lắng đọng thấp như vậy đòi hỏi độ chân không đủ cao để đạt được mức độ sạch tương tự như các phương pháp lắng đọng khác.

Để đáp ứng yêu cầu chân không cực cao như đã mô tả ở trên, thiết bị MBE (buồng Knudsen) có một lớp làm mát, và môi trường chân không cực cao của buồng tăng trưởng phải được duy trì bằng hệ thống tuần hoàn nitơ lỏng. Nitơ lỏng làm mát nhiệt độ bên trong thiết bị xuống 77 Kelvin (−196 °C). Môi trường nhiệt độ thấp có thể làm giảm thêm hàm lượng tạp chất trong chân không và tạo điều kiện tốt hơn cho việc lắng đọng màng mỏng. Do đó, thiết bị MBE cần có một hệ thống tuần hoàn làm mát bằng nitơ lỏng chuyên dụng để cung cấp nitơ lỏng -196 °C liên tục và ổn định.