说到冰系魔法，我们可能想到是⽕影忍者中⽩的冰遁⾎继界限，是死神中⽇番⾕冬狮郎的斩破⼑冰轮丸，是海贼王海军⼤将⻘雉的冰河世纪。在动漫中的冰魔法场景常常让我们遐想我们如果有了冰系魔法该是多么炫酷的事。随着科技的进步，在我们⽇常⽣活中已经有了可以时刻保持低温的容器了，没错，我说的正是冰箱（笑），虽然其在⽇常⽣活中已经能够满⾜我们⼤部分⽣活需要，但是在物理学中这种温度还远远不够低。
在物理学中所说的低温⼀般是指在液氮温度（77K，K表示开尔⽂温度，开尔⽂温度数值上等于摄⽒温度数值减去273.15）以下的温度区间，⽽与动漫中追求冰系魔法的更强破坏性不同的是，在物理学中，物理学家们朝着另外的魔法极限去努⼒，就是不断突破更低的温度。
室温下的液氮向⼀个物理极限发起冲击本身就是⼀件令⼈激动的事情。并且在极低温下，固体具有⽐热变很⼩，热噪声⽐⾼温显著减⼩等优点，有利于⾼灵敏度的传感器的制备。除此之外更重要的是在物理学中，⼀些现象只发⽣在⾮常低的温度下，例如超流体、超导体和半导体中的量⼦⼒学效应；这些现象对凝聚态物理的发展起着⾄关重要的作⽤。因此极低温的实现具有⼗分重要的意义。
⽬前达到低温的⼿段主要有吸附制冷、绝热去磁制冷和稀释制冷。稀释制冷技术于1950年代⾸次提出，并在60年代建成了第⼀个完整的稀释制冷系统，随后便成功商业化。稀释制冷技术最低温度可以低⾄数个mK（10-3K），具有制冷过程连续不间断及制冷功率较⼤等优点，随着低温物理研究需求的不断增加，其已经成为⽬前最为流⾏的制冷⽅法，是现代低温物理领域当之⽆愧的⼤魔导师。
稀释制冷利⽤3He/4He（氦的两种同位素）混合物的特性来实现制冷。咱们先简单了解⼀下3He/4He混合溶液的基本性质，及之后会出现的节流过程。
我们知道氦(He)是⼀种稀有⽓体，它的化学性质⾮常稳定，⼀般在⾃然界中以单质存在，它有两种同位素，3He和4He，当温度⾼于0.87K时，两种溶液能够以任意⽐例互溶，⽽当温度低于0.87K时，混合液会分离成两种相，其中3He较多的相称为浓缩相，3He较少的相称为稀释相，并且在浓缩相中的3He具有⽐稀释相中⼩得多的焓和熵（这是两个与系统热⼒学性质有关的物理量，其增加伴随着吸热过程），当从稀释相中不断抽⾛3He时，为了保持新的平衡，浓缩相的3He会跑到稀释相中导致熵增，这样就会吸热引起系统温度的降低。
节流过程是指在较⾼压⼒下的流体（⽓或液）经多孔塞向较低压⼒⽅向流动的过程，在这个过程中，流体的温度会发⽣变化，⼤多数⽓体在常温下节流过程就会导致温度的降低，⽽氦在46K以下时，节流过程才会有制冷效应。稀释制冷机中就有利⽤这个原理的部分结构。