基本的液化致冷循环方式
级联式致冷方式：由于氦的转换温度在40K附近，要通过焦耳一汤姆逊膨胀进行氦的液化，应先用某种方法将氦预冷到40K以下。水泥生产设备一般是用液氢进行预冷氦气，根据同样的理由，也要用液氦先预冷氢，再经过焦耳一汤姆逊膨胀将氢气液化为液氢。因此，这种液化氦的方式可以看成是氮、氢、氦三种焦耳一汤姆逊单膨胀式致冷方法的组合，故称级联式致冷法。1908年最早液化氦气时，就是采用这种方法。
以后，直到所叙述的膨胀机式致冷法出现以前，许多研究所大多采用这种致冷方法。膨胀机式致冷方法是一种通过压缩气体作机械功的致冷方式。脱硫石膏烘干机现在氦的液化大多是采用这种方法。它是用热交换器和膨胀机来冷却气体。这种方法又分为两种，即迈斯纳型和柯林斯型。迈斯纳型是将通过液氮的蒸发冷却过的氦气再用一台膨胀机使其进一步冷却。
而柯林斯型是以两台膨胀机不用液氮就能液化氦。在大型的氦液化器中，制砂机价格可以用高速旋转的透平膨胀机代替往复式膨胀机来实现装置的小型化。得到了液氦后.通过降低蒸汽压的方法可以使它的温度进一步降低，即用一个真空泵，将液氦容器里的氦气不断的抽走，使液氦的温度不断降低，用这种方法可将液氦的温度从4.2K降到0.8K。