稀釋製冰機是一種製造低溫環境的裝置，是獲得毫K級溫度的重要設備。
稀釋製冰機（dilutionrefrigerator） 1951年H.London提出可以用超流4He稀釋3He的方法製冰的理論。到1965年P.Das等人根據這一理論製成了3He-4He稀釋製冰機，目前已達到2mK的低溫。它可以長時間地維持毫K範圍的溫度，有較大的冷卻能力，已成為獲得毫K溫度的最重要的手段和設備。
3He，4He的混合液在0.86K以上時，液3He可以以任何比例溶解在液4He中，但是當混合溶液的溫度降到0.86K以下時，混合液則分離成兩相，其中含3He多的相稱為濃縮相，而含3He少的相稱為稀釋相。在低於0.86K的任一溫度都對應於一定的3He含量的稀釋相和濃縮相，並達到相平衡。當從稀釋相中取走3He原子時，為了保持兩相的平衡，則由濃縮相中的3He通過相界面進入稀釋相以補充被移去的3He原子。可以計算得3He在稀釋相中的焓和熵比在濃縮相中要大得多。所以這種稀釋過程需要吸熱，利用這個吸熱現象製成了稀釋製冰機。
從稀釋製冰機的結構圖來看，包含相界面的室稱做混合室，3He原子從濃縮相經過相界面進入稀釋相要吸熱而製冰，使溫度降低。包含稀釋相的自由表面的室稱為蒸餾室，溫度維持在0.6～0.7K。此時3He的飽和蒸氣壓遠高於4He的飽和蒸氣壓，可以用抽氣機抽走，這時濃縮相中的3He原子就不斷地通過相界面進入稀釋相，抽走的3He經過冷凝再補充到濃縮相中形成循環，使製冰機不斷地運行。
