目前獲得低溫的方法很多，可分成物理方法和化學方法等，而絕大多數(shù)的制冷方法屬物理方法，其中常用的有氣體絕熱膨脹制冷和相變制冷。另外還有渦流制冷、絕熱放氣制冷、溫差熱電制冷、順磁鹽或絕熱退磁制冷、He3和He4稀釋制冷、He3絕熱壓縮制冷、吸附制冷等。這一些制冷方法大多應用于超低溫溫區(qū)。此外，還有宇宙空間的低溫熱沉的輻射制冷等。下面簡介這些方法的制冷原理。
1.相變制冷
這是利用物質(zhì)在相變時的吸熱效應來制冷的一種方法。如固體轉變成液體時的溶解熱，固體直接變成氣體時的升華熱，液體生成氣體時的蒸發(fā)熱(也包括減壓蒸發(fā)，如He3減壓蒸發(fā))等，利用在這些相變過程中要吸收熱量來達到制冷的目的。
2.氣體等熵膨脹制冷
氣體在一定壓力與溫度下，通過節(jié)流閥或膨脹機等熵膨脹時，它的溫度會降低，甚至還會液化。該種制冷方法在氣體的液化與分離，以及氣體制冷機中應用最廣。
3.絕熱放氣制冷
當容器中一定量的汽化氣體通過控制閥向環(huán)境介質(zhì)絕熱放氣(或用真空抽氣)時，則殘留在容器中的氣體將要向放出的氣體作推動功，消耗它本身的一部分熱力學能(內(nèi)能)，因而溫度降低。這也是氣體制冷機的原理之一。
4.渦流制冷
利用人工方法產(chǎn)生的渦流使氣流分離成冷、熱兩個部分，其中冷氣流即可用來獲得冷量。
5.溫差熱電制冷
當N型(電子型)和P型(空穴型)兩個半導體元件組成電偶并通以直流器電時，相應的兩個接頭就會發(fā)生吸熱和放熱現(xiàn)象，利用這個原理可制成制冷器。
6. 吸附制冷
在吸附式制冷系統(tǒng)中，吸附和解吸從理論上來說是恒壓過程。通常固體吸附劑受熱解吸出制冷劑，在制冷劑壓力達到冷凝壓力時即開始解吸一冷凝過程，制冷劑被冷凝成液體；當固體吸附劑受到冷卻時，當吸附床壓力低于蒸發(fā)壓力時，即能開始吸附蒸氣，使蒸發(fā)器中制冷劑液體蒸發(fā)，實現(xiàn)制冷過程。
7.絕熱退磁制冷
順磁鹽在磁場中被等溫磁化后，接著進行絕熱退磁，熵保持不變，則順磁鹽的溫度就要下降，稱為絕熱去磁，利用這個原理可以獲得lmK的超低溫。若采用核絕熱退磁，可達μK級的超低溫。絕熱退磁過程只能在極低溫下實現(xiàn)，因為大于2K或3K時存在聲子熱效應。
8.氦稀釋制冷
He3和He4的混合液溫度在0.87K以下即分成兩相，上相為He3的濃相，下相為He4的濃相。如果用某種方法來提取He4溶液中所含的He3原子，則He3原子便由上面的He3濃相溶解到下面He3稀相中，產(chǎn)生吸熱反應而降低溫度。利用這種方法可以獲得0.1~0.04K的低溫，在個別情況下可以獲得1mK的低溫。
要達到不同的溫區(qū)，可以采用不同的制冷方法。
(慧樸科技，huiputech)
