液氮深冷設備采用單級蒸汽壓縮制冷技術的低有效制冷溫度一般在-40蒸汽（233K）以上。為實現(xiàn)更低制冷，可以采用液氮制冷或機械式制冷。液氮制冷*低可以到液氮的常壓沸點溫度-196℃。如果使用機械式制冷，必須采取多級壓縮或復疊的技術措施。采用兩級壓縮的蒸汽壓縮系統(tǒng)可實現(xiàn)約-60℃以上溫區(qū)的有效制冷，采用兩級復疊循環(huán)可實現(xiàn)約-80℃以上溫區(qū)的有效制冷。兩級復疊循環(huán)的實質(zhì)是兩個獨立的單級節(jié)流制冷循環(huán)，高溫級對低溫級提供預冷，每上等的工作原理與單級蒸汽壓縮制冷循環(huán)一致。