He-3的一同性質(zhì)引起低溫物理和低溫工程領(lǐng)域研究者的極大喜歡，其間最令人注目的是He-3在獲取1K以下低溫環(huán)境所扮演的絕無(wú)僅有的人物，而這個(gè)溫度區(qū)間正是基礎(chǔ)物理學(xué)等現(xiàn)代高新科學(xué)研究的重要領(lǐng)域。He-3具有低沸點(diǎn)、低密度、高比熱容、高熱導(dǎo)率等性質(zhì)，這些性質(zhì)使它成為低溫工程中極為特別的一種制冷工質(zhì)，尤其是在接近絕對(duì)零度的極低溫下。
1956年，瓦爾特斯（G. K. Walters）和費(fèi)爾班克斯（W. M. Fairbanks）發(fā)現(xiàn)，溫度在0.87K以下時(shí)，3He和4He混合液分紅兩個(gè)徹底不同的相，較輕的富3He相浮在上層，而較重的富4He相沉在底層。富3He相也稱(chēng)濃縮相，在0.3K以下時(shí)幾乎是純3He。富4He相則稱(chēng)為稀釋相，它含有6.4%的3He，即便接近絕對(duì)零度也仍有6.4%的3He溶解在4He中。這一特性成為可接連獲得毫開(kāi)溫度的稀釋制冷機(jī)的基礎(chǔ)。
1962年，H．倫敦和門(mén)德?tīng)査桑↘urtMendelssohn）等人再次提出稀釋制冷實(shí)用技術(shù)計(jì)劃。稀釋制冷原理與蒸騰制冷有相似之處。低溫下4He呈超流態(tài)，是慵懶液體，而3He仍為正常流體，是個(gè)活潑成分。因而，若一個(gè)容器中盛有3He-4He混合液，底層的富4He相對(duì)于上層富3He相來(lái)說(shuō)，能夠認(rèn)為是只起支撐或“機(jī)械真空”的效果。只需采納某種方法除掉一些富4He相中溶解的3He，底層富4He相中
3He濃度下降，必定損壞兩相間的平衡，富3He相中的3He原子將穿過(guò)分界層渙散到富4He相中去。從界面上看，這相當(dāng)于3He蒸騰，只不過(guò)3He分子不是蒸騰進(jìn)入氣相空間，而是“蒸騰”進(jìn)入液相的超流態(tài)4He中。這個(gè)進(jìn)程實(shí)際上是3He不斷被稀釋的進(jìn)程，若稀釋繼續(xù)下去，液體就不斷被冷卻。因而這種制冷方法稱(chēng)為稀釋制冷。
當(dāng)然3He-4He稀釋制冷與3He的蒸騰制冷仍是有很大差異。前面現(xiàn)已說(shuō)到，在蒸騰制冷進(jìn)程中，跟著溫度下降，3He蒸氣壓急劇下降，終究無(wú)氣可抽而不得不終止制冷進(jìn)程，這綁縛3He蒸騰制冷的極限溫度是0.25K。稀釋制冷則不同，富4He相中3He的含量不變，不論溫度多低，抽氣機(jī)總能夠堅(jiān)持恒定的3He循環(huán)量，因而能夠得到比3He蒸騰制冷低得多的溫度
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