气氦制冷系统研制的技术难度很大，是一项高难度的综合集成技术，它涉及到：气氦制冷技术、液氮制冷技术、真空技术、控制技术、传热学、精密机械、尤其是高速运转的透平机械、动密封技术、静密封技术、气体轴承技术、纯化、干燥、过滤技术，等等。如果在设计上有任何不妥，都会影响到系统的动力性能、制冷性能。
20K气氦制冷系统的设计，一般采用布雷顿循环，布雷顿循环有两种方式：一种为带液氮预冷一级膨胀机的循环；另一种为不带液氮预冷的两级膨胀机的循环。80K液氮预冷的布雷顿循环工作原理为：工作气体在压缩机及冷却器中近似等温地压缩，然后高压气体在**级逆流热交换器中及液氮槽中冷却，待冷至80K后，再进入第二级热交换器，然后在透平膨胀机中绝热膨胀作功，在低温抽气板上吸附热量Q，*后低压气体在热交换器中等压加热，即完成一个循环。这种循环的优点是系统简单，减少了运动件，这种循环广泛地应用于氦制冷机和氦液化设备中，但它消耗部分液氮。两级膨胀机的布雷顿循环，只是用**级膨胀机代替液氮预冷。这种循环不用液氮预冷，在缺少液氮供应的地方更适合。但流程复杂，使制造、维修较**种方案更复杂。烧结多孔滤芯为星形截面，过滤面积比圆柱形截面积增加一倍以上，故在相同污染浓度下，阻力减少一半以上。
