针对如何获得1.8 K的超流氦提出了直接节流、预冷与节流相结合、抽真空以及抽真空与节流过程相结合的4种方案.同时针对各个方案给出了过程进行的温-熵图、流程简图以及实现过程的主要设备.借助于各个方案进行过程的温-熵图,对这4种方案进行了详细的对比分析和计算,确定了各个方案最终可以获得的超流氦液体率.抽真空及抽真空与节流过程相结合的方案最终获得的超流氦液体率分别约为100%、90.3%.但这两种方案所需要的设备比较复杂,成本较高.直接节流方案和节流与预冷相结合的方案要求的设备相对比较简单,但直接节流方案没有利用低温饱和超流氦蒸汽的冷量,而节流与预冷相结合的方案利用低温饱和超流氦蒸汽的冷量进行预冷,使其最终的超流氦液体率与直接节流方案相比提高了近12%.

通过直接状态方程法和热动力学公式法对He Ⅱ的Joule-Thomson系数进行了分析和计算，并在计算结果的基础上，拟合得到了便于工程应用的经验方程。应用经典的紊流流动关联式和Fanning摩擦因子关系式对He Ⅱ输送系统的压力损失进行了预测。利用系统的压力损失和Joule-Thomson系数分析并计算了由于负Joule-Thomson效应引发的系统温升。计算结果表明：应用状态方程法计算的结果与目前公开发表的应用热动力学公式的计算结果很接近；He Ⅱ的流速和初始温度都会对最终的温升产生重要的影响。

2 K下大型氦低温系统已采用离心式涡轮冷压缩机在低温低压下对饱和液氦槽减压操作,以获得超流氦或过冷氦。介绍了2 K温度级超流氦制冷机发展情况和涡轮冷压缩机在氦制冷系统中的应用,以及中国科学院等离子体物理研究所EAST超导托卡马克氦低温制冷机中过冷氦的制取过程。

基于红外天文卫星中探测器组件和光学部分极低工作温度的需求,结合近来发射的2颗卫星（SIRTF和ASTRO-F）,分析了红外天文卫星中的低温系统,给出了总体制冷方案和低温系统有效载荷示意框图,通过三级复合制冷方式,最大程度地降低超流氦用量,延长卫星工作寿命。针对超流氦制冷在空间应用时的特殊性,阐述了气液相分离、质量监测、流量调节3项关键技术的工作原理。

超流氦恒温器是远红外探测器冷却系统的主要设备，气液相分离器则是超流氦恒温器的关键部件，能有效完成超流氦的气液分离，防止泄漏并实现空间液体的综合管理。文中介绍了在空间红外探测中应用较多的多孔塞相分离器的工作原理，描述了多孔塞的流量特性曲线，并对曲线上各工作区域的质量流量与温差（压差）的关系式进行了介绍。文中还对多孔塞的制备工艺进行了分析，并结合国内外研究进展给出了合理选择多孔塞所需要注意的相关参数。

针对超流氦获取与传输实验设计的数据采集系统由控制柜、工控机、显示器三部分组成。使用板卡PCI－1620对工控机的串口进行扩展，使系统能够同时采集8个RS232信号。其中液位信息是非常重要的物性参数，针对获取与传输实验液氦杜瓦设计定制的超导液位计，能够与整个测控系统一起完成液位信息的采集、转换和记录。

对空间红外探测技术做了较为全面的综述，详细介绍了典型的红外望远镜冷却用超流氦恒温器的构造及其中流程，并对两个具体的应用实例进行了介绍、分析。