O caminho livre médio \(\ell\) em um gás termalizado pode ser aproximado por:

onde \(k_{\rm B}\) é a constante de Boltzmann, \(T\) a temperatura absoluta em Kelvin, \(r\) o raio molecular em metros e \(p\) a pressão em Pascal.

O coeficiente muda para diferentes valores de velocidade e pequenos ângulos de espalhamento. A seção de Van-der-Waals pode ser facilmente 100 vezes maior que a seção geométrica.

Bombas espirais (bombas de apoio)

Da pressão atmosférica de 10³ mbar a 10⁻² mbar para a geração de médio a baixo vácuo

Bombas espirais são bombas para a transferência de gases, transportando os gases para fora da câmara. Eles consistem de duas espirais, na qual somente uma é móvel. Devido ao movimento excêntrico, o espaço entre as espirais é periodicamente aumentado ou diminuído. Assim, o gás é sugado pela bomba, comprimido e solto no centro das espirais. Na animação você pode acompanhar o espaço livre da borda até o centro da espiral, mas não o contrário. Portanto, o gás é constantemente bombeado em uma única direção. Estas bombas trabalham em um regime hidrodinâmico, no qual o caminho livre médio é menor que o tamanho típico da câmara de vácuo.

Bombas turbo-molecular

De 10^-2 mbar para a geração de ultra alto vácuo

Estas bombas assemelham-se a uma turbina de avião e consistem em rodas de pás estáticas e rotativas. As pás do rotor giram cerca de 1000 vezes por segundo, atingindo assim a velocidade das partículas de gás (300 m / s – 400 m / s). As moléculas atingidas pelas pás são desaceleradas e levadas em direção ao próximo estágio do rotor inferior e, em seguida, removidas por uma bomba de apoio. Essas bombas funcionam no regime de fluxo molecular, onde o valor do caminho livre médio é maior que o tamanho típico da câmara de vácuo, permitindo que as partículas se movam balisticamente de uma parede para outra.

Bombas de sorção

Pressões ainda menores podem ser alcançadas por bombas que não removem nenhum material, mas ligam os gases residuais à superfície da câmara. Dois tipos dessas bombas são frequentemente combinadas:

Bombas de íons

De 10⁻⁷  mbar, para a geração de ultra alto vácuo em regime de alto vácuo

Em bombas ionizantes, as moléculas de ar são ionizadas por colisões de elétrons e depois aceleradas em um campo elétrico em direção a uma superfície de ligação.

Bombas de titânio por sublimação

De 10⁻⁷  mbar, para a geração de ultra alto vácuo em regime de alto vácuo

Titânio é um excelente getter, que é um material que liga-se quimicamente à moléculas como o oxigênio, nitrogênio e dióxido de carbono. Se houver ligação suficiente de partículas, uma nova camada de titânio é depositada, cobrindo as partículas ligadas.