Молекулярные насосы основаны на явлении увлечения газа в результате соударений его молекул с быстро вращающимся ротором. Если в разреженном газе разместить быстро движущуюся поверхность, то молекулы газа после удара об эту поверхность приобретут дополнительную скорость в направлении движения поверхности.

Эта формула справедлива только для высокого вакуума. Молекулярные насосы требуют предварительного вакуума порядка сотых долей мм рт. ст., необходимого для образования достаточно большой по сравнению с h длины свободного пробега.

Достижимое предельное давление зависит от величины предварительного вакуума и конструкции насоса. Большим достоинством насоса является отсутствие устройств для улавливания паров рабочей жидкости.

Молекулярные насосы начинают работать сразу после пуска и не боятся попадания атмосферного воздуха внутрь насоса.

Впервые молекулярный насос был предложен в 1913 г. (рис. 342, а), но несмотря на создаваемое им предельное давление —10^-7 мм рт. ст. до 1956 г. он не получил широкого распространения из-за небольших скоростей откачки и необходимости чрезвычайно малого зазора между ротором и статором. В 1956 г. был разработан турбовидный молекулярный насос (рис. 342, г), в котором зазор между ротором и статором составлял 1 мм, а скорости откачки резко возросли. С этого времени в некоторых странах начали интенсивно работать над усовершенствованием конструкций турбовидных молекулярных насосов и над объяснением механизма их действия.

Как теоретически, так и практически подтвердилась возможность снятия ограничений в производительности этих насосов с сохранением всех их преимуществ. Основные преимущества турбомолекулярных насосов: отсутствие нагретых элементов; эффективная откачка всех без исключения газов; отсутствие в среде остаточного газа компонентов с молекулярной массой более 44 при работе без охлаждаемых ловушек; сохранение максимальной скорости откачки при давлениях 10"3 —10^-9 мм рт. ст.; быстрый выход на рабочий режим.

Подобные насосы выпускаются фирмой Пфейфер (ФРГ) со скоростями откачки от 70 до 4200 л/с и предельным давлением порядка 10^-10 мм рт. ст.(насосы TVP). В этих насосах, как уже говорилось, зазор между ротором и статором увеличен в десятки раз по сравнению с классическими молекулярными насосами, что резко повысило их надежность.

Насос TVP-500 имеет 78 чередующихся дисков ротора и статора с лопатками. Зазор между дисками около 1 мм. Диски образуют два пакета, и откачка газа производится двумя параллельными потоками. При частоте вращения ротора 16 ООО об/мин достигается скорость откачки воздуха около 140 л/с при поперечном сечении корпуса 250 см².