G-M制冷機(jī)是Gifford和McMahon于1956年發(fā)明的。圖32-9a是其結(jié)構(gòu)示意圖，主要由壓縮機(jī)和制冷機(jī)兩部分組成。制冷機(jī)部分由驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(進(jìn)排氣閥)、氣缸、排出器(活塞)、回?zé)崞骷皳Q熱器等部件組成。

G-M制冷機(jī)的工作原理為:西蒙膨脹制冷+回?zé)崞鲹Q熱+活塞往復(fù)移動(dòng)以實(shí)現(xiàn)冷腔體積的循環(huán)變化。其工作過程主要分為四階段(見圖32-9b) :①等容充氣過程1-2:進(jìn)氣閥開，系統(tǒng)升壓;②等壓充氣過程2-3:進(jìn)氣閥開，活塞上行，氣體經(jīng)回?zé)崞黝A(yù)冷;③等容放氣過程3-4(也可看作絕熱過程):進(jìn)氣閥關(guān)，排氣閥開，絕熱放氣，氣體降溫;④等壓放氣過程4-1:活塞下移，低溫氣體經(jīng)換熱器排出時(shí)吸熱制冷，再經(jīng)回?zé)崞鲝?fù)溫。

 

起初G-M制冷機(jī)主要應(yīng)用于地面衛(wèi)星接收站，用來冷卻參量放大器等電子元件，后來兩級G-M制冷機(jī)在低溫真空泵(主要服務(wù)于半導(dǎo)體制造業(yè))的冷卻上獲得了廣泛應(yīng)用.這也是過去十幾年中小型低溫制冷機(jī)最大的商業(yè)應(yīng)用。僅在美國，在KT世紀(jì)90年代的十年中，就有約200000臺低溫真空泵被制造出來，而它們幾乎全部靠G-M制冷機(jī)來冷卻。

索爾文(Solvay)制冷機(jī)類似于G-M制冷機(jī)，不同之處僅在于低溫端使用活塞而不使用排出器。其缺點(diǎn)是明顯的，因?yàn)榛钊褂酶邏好芊猓懦銎魇褂玫蛪好芊猓@一細(xì)微的差別導(dǎo)致了G-M制冷機(jī)較廣泛的應(yīng)用。事實(shí)上G-M制冷機(jī)就是在索爾文制冷機(jī)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，因而有時(shí)稱G-M制冷機(jī)為改進(jìn)的索爾文制冷機(jī)。