Vakuum pumperbruges i en række forskelligevakuum systemer, sammen med kamre og betjeningsmetoder. I nogle tilfælde vil mere end én pumpe (i serie eller parallel) blive brugt i en enkelt applikation. En positiv fortrængningspumpe, der bærer en gasbelastning fra en indsugningsåbning til en udløbsport (udstødning) kan bruges til at generere et delvist vakuum, ofte kendt som et groft vakuum. Sådanne pumper kan kun nå et lavt vakuum på grund af deres mekaniske begrænsninger. Andre procedurer, generelt i rækkefølge, skal efterfølgende anvendes til at frembringe et større vakuum (sædvanligvis efter at en negativ fortrængningspumpe er brugt til at frembringe et hurtigt vakuum). En olieforseglet roterende vingepumpe (den mest typiske positive fortrængningspumpe) kan bruges til at understøtte en diffusionspumpe, eller en tør rullepumpe kan bruges til at understøtte en turbomolekylær pumpe. Der findes andre kombinationer, afhængigt af styrken af det nødvendige vakuum.
Et højt vakuum er svært at opnå, fordi udgasnings- og damptrykskarakteristikaene for alle materialer, der udsættes for vakuumet, skal undersøges omhyggeligt. Olier, fedtstoffer og plast- eller gummipakninger, der f.eks. bruges som vakuumkammertætninger, må ikke koge af, når de kommer i kontakt med vakuumet; ellers vil de producerede gasser forhindre den passende grad af vakuum i at blive opnået. Alle overflader, der udsættes for vakuum, skal ofte ristes ved høj temperatur for at drive absorberede gasser væk.
Udtørring før vakuumpumpning kan også hjælpe med at forhindre udgasning. Metalkamre med metalpakninger, såsom Klein-flanger eller ISO-flanger, er hyppigere i højvakuumkammertætninger end gummipakninger, som er mere almindelige i lavvakuumkammerlukninger. Systemet skal være rent og fri for organisk affald for at reducere udgasning. Alle materialer, faste eller flydende, har et lavt damptryk, og når vakuumtrykket kommer under dette damptryk, bliver udgasning kritisk. Som følge heraf kan mange materialer, der fungerer godt ved lavt vakuum, som epoxy, blive udgasset ved højere vakuum. Med disse sikkerhedsforanstaltninger på plads kan vakuum på 1 mPa opnås med en række forskellige molekylære pumper. Det er muligt at opnå 1 µPa med korrekt design og drift.
Pumper af forskellige slags kan bruges i serie eller parallelt. En positiv fortrængningspumpe ville blive brugt til at fjerne størstedelen af gassen fra et kammer i en standard nedpumpningssekvens, startende ved atmosfæren (760 Torr, 101 kPa) og arbejde ned til 25 Torr (3 kPa). Trykket ville derefter blive reduceret til 104 Torr ved hjælp af en sorptionspumpe (10 mPa). En kryopumpe eller turbomolekylær pumpe ville blive anvendt til at reducere trykket til 108 Torr (1 Pa). Under 106 Torr kan en ekstra ionpumpe startes for at fjerne gasser, som en kryopumpe eller turbopumpe ikke kan håndtere, såsom helium eller brint.
Specialbygget udstyr, stringente operationelle procedurer og en hel del trial-and-error er ofte påkrævet for ultrahøjt vakuum. Rustfrit stål vakuumsystemer med metal-pakning vakuum flanger er de mest almindelige. For midlertidigt at øge damptrykket af alle afgassende elementer i systemet og koge dem ud, bages systemet normalt, ideelt set under et vakuum. Denne afgasning af systemet kan også udføres ved stuetemperatur, hvis det er nødvendigt, selvom det vil tage betydeligt længere tid. Systemet kan køles for at sænke damptrykket for at reducere resterende afgasning under reel drift, når hovedparten af udgasningsmaterialerne er blevet kogt af og evakueret. Flydende nitrogen bruges til at køle nogle systemer dybt under stuetemperatur for at stoppe resterende afgasning, mens systemet også kryopumpes.
Nogle usædvanlige lækageveje og udgasningskilder skal løses i ultrahøjvakuumsystemer. Aluminium og palladiums vandabsorption bliver en utålelig årsag til udgasning, og selv hårde metaller som rustfrit stål og titaniums absorptionsevne skal behandles. I kraftige vakuum vil nogle olier og fedtstoffer koge ud. Det kan være nødvendigt at behandle porøsiteten af de metalliske vakuumkammervægge og kornretningen af metalliske flanger.
Påvirkningen af molekylestørrelse skal tages i betragtning. Mindre molekyler er lettere at lække ind og absorbere af specifikke materialer; således er molekylære pumper mindre effektive til at pumpe gasser med mindre molekylvægte. Selvom et system muligvis er i stand til at fjerne nitrogen (luftens hovedbestanddel) til det passende vakuum, kan der stadig være rester af omgivende brint og helium i kammeret. Afgasningsproblemer opstår i beholdere foret med et meget gasgennemtrængeligt materiale, såsom palladium (en højkapacitetsbrintsvamp).
