Epitaxy chùm phân tử được thực hiện trong điều kiện chân không cao hoặc chân không cực cao (1 x 10^-8Pa) môi trường. Khía cạnh quan trọng nhất của epitaxy chùm phân tử là tốc độ lắng đọng thấp, thường cho phép màng phát triển 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 chân không cực cao được mô tả ở trên, thiết bị MBE (tế bào Knudsen) có một lớp làm mát và môi trường chân không cực cao của buồng nuôi cấy 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 cung cấp điều kiện tốt hơn cho quá trình lắng đọng màng mỏng. Do đó, cần có hệ thống tuần hoàn làm mát nitơ lỏng chuyên dụng cho thiết bị MBE để cung cấp liên tục và ổn định nitơ lỏng -196 °C.