he-3的一同性质引起低温物理和低温工程领域研究者的极大喜欢，其间最令人注目的是he-3在获取1k以下低温环境所扮演的绝无仅有的人物，而这个温度区间正是基础物理学等现代高新科学研究的重要领域。he-3具有低沸点、低密度、高比热容、高热导率等性质，这些性质使它成为低温工程中极为特别的一种制冷工质，尤其是在接近绝对零度的极低温下。
1956年，瓦尔特斯（g. k. walters）和费尔班克斯（w. m. fairbanks）发现，温度在0.87k以下时，3he和4he混合液分红两个彻底不同的相，较轻的富3he相浮在上层，而较重的富4he相沉在底层。富3he相也称浓缩相，在0.3k以下时几乎是纯3he。富4he相则称为稀释相，它含有6.4%的3he，即便接近绝对零度也仍有6.4%的3he溶解在4he中。这一特性成为可接连获得毫开温度的稀释制冷机的基础。
1962年，h．伦敦和门德尔松（kurtmendelssohn）等人再次提出稀释制冷实用技术计划。稀释制冷原理与蒸腾制冷有相似之处。低温下4he呈超流态，是慵懒液体，而3he仍为正常流体，是个活泼成分。因而，若一个容器中盛有3he-4he混合液，底层的富4he相对于上层富3he相来说，能够认为是只起支撑或“机械真空”的效果。只需采纳某种方法除掉一些富4he相中溶解的3he，底层富4he相中
3he浓度下降，必定损坏两相间的平衡，富3he相中的3he原子将穿过分界层涣散到富4he相中去。从界面上看，这相当于3he蒸腾，只不过3he分子不是蒸腾进入气相空间，而是“蒸腾”进入液相的超流态4he中。这个进程实际上是3he不断被稀释的进程，若稀释继续下去，液体就不断被冷却。因而这种制冷方法称为稀释制冷。
当然3he-4he稀释制冷与3he的蒸腾制冷仍是有很大差异。前面现已说到，在蒸腾制冷进程中，跟着温度下降，3he蒸气压急剧下降，终究无气可抽而不得不终止制冷进程，这绑缚3he蒸腾制冷的极限温度是0.25k。稀释制冷则不同，富4he相中3he的含量不变，不论温度多低，抽气机总能够坚持恒定的3he循环量，因而能够得到比3he蒸腾制冷低得多的温度
