实验室液氮机是根据变压吸附原理，采用高品质的碳分子筛作为吸附剂，在一定的压力下，从空气中制取氮气，经过净化干燥的压缩空气，在吸附器中进行加压吸附、减压脱附。
由于动力学效应，氧在碳分子筛微孔中扩散速率远大于氮，在吸附未达到平衡时，氮在气相中被富集起来，形成成品氮气，然后减压至常压，吸附剂脱附所吸附的氧气等其它杂质，实现再生，一般在系统中设置两个吸附塔，一塔吸附产氮，另一塔脱附再生，通过PLC程序自动控制，使两塔交替循环工作，进行氧氮吸附分离，从而得到合格的氮气，再进入风冷无油循环压缩机和液化设备，使氮气从气态变换成液态，得到液态氮。
实验室液氮机主要应用于科研教学、畜牧冷冻储精、医疗事业、机械制造及其他低温研究领域，充分满足不同用户的需求，首先根据变压吸附原理，利用PSA制氮机制造出气态氮气，成品气态氮气经过缓冲罐缓冲稳压后再进入制冷机产出液氮，主要由变压吸附制氧单元、氮气液化单元两部分组成，其中氮气液化单元由混合工质节流制冷级和载冷循环级组成。其中载冷循环级在混合工质节流制冷级与氮气流路之间传递冷量。
原料空气由空压机压缩后，进入高压空气罐，随后经过滤器除杂后进入变压吸附制氧机吸附塔，经氮氧分离后纯氮气进入高压氮气罐（90~93 %），然后进入载冷循环级氮气液化器中被液化，液氮节流至常压后进入杜瓦储存。混合工质节流制冷级中混合工质经单级压缩机、冷凝器、回热换热器后节流后为载冷循环提供冷量，载冷剂由经压缩机、冷凝器后在回热换热器内被混合工质节流制冷级冷却，节流后进入氮气液化器，为变压吸附制氧单元供给的氮气液化提供冷量。
实验室液氮机是基于回热式节流制冷循环，从环境温度至目标制冷温度，优选高中低沸点纯质组元组成多元混合工质，使其有效制冷温区相互有部分重叠覆盖，以此完善制冷温区分布匹配，实现各沸点组元有效制冷温区的接力匹配，由此实现大温跨的高效制冷，可以在相对小的压力差下获得比较高的节流制冷效应。
