1、真空中的熱力學問題

它是研究真空中各種氣相與凝聚相之間的轉化過程。例如蒸發或凝結，分解，表面熱化學反應，濺射，吸氣或出氣，吸附或解吸等。總之，這些均是真空中氣體分子運動與器壁之間發生的各種物理過程，它們的理論原理是相似的。研究它們達到平衡時的狀態以及這一過程進行的速率，在真空技術中是具有重要的實際意義的。

2、表面現象

這部分主要是研究氣體分子在器壁表面上的相互作用情況。對表面現象的研究奠定了超高真空技術的主要理論基礎，因而在氣源和抽氣兩方面均有重要的發展和應用。
具體地說，蒸發、升華、濺射、吸附等發生在固體或液體表面上的現象，在真空技術中也經常遇到。對它們的深入研究而建立起了另一新型學科—表面科學。它是綜合了各基礎學科的邊緣科學，具體包括表面物理、表面化學及表面分析方法幾方面。表面分析方法自六十年代以來已有56種之多。近年來發展的定型儀器主要有俄歇(Auger)電子譜儀(簡稱AES)、離子散射譜儀(ISS)、二次離子質譜計(SIMS)、X-光電子能譜儀(XPS)、紫外光電子譜儀(UPS)、角分布電子譜儀(ADES)和低能電子衍射儀(LEED)等。這些儀器能給出表面的各種形位、組分、結構和能態等信息，是重要的研究手段，應引起真空技術工作者的注意。

3、濃解和擴散

這是研究氣體分子透入器壁內部的過程，主要還是為了研究氣源問題，如出氣和滲透現象等。在真空技術中對某些吸氣過程也作些探討。

以上三部分就是研究氣體分子器壁過程的理論基礎。