圖32-10是單級脈管制冷機的典型結構示意圖。它由壓縮機、冷卻器、蓄冷器、冷端換熱器、脈沖管、熱端換熱器和調相機構(氣庫和各種旁通管道、孔閥)組成;壓縮機是產生壓力波動的器件，可以是帶旋轉閥的G-M型壓縮機或無閥壓縮機，冷熱端換熱器則選用導熱良好的材料作為外壁，內填絲網，換熱器一般還起整流的作用，脈管由一低熱導率的圓管制成，調相機構由一容積較大的氣庫和多個管閥(如圖32-10中的VI, V2, V3)組成，其主要作用是完成斯特林制冷機或G-M制冷機中排出器的功能。
根據所用壓縮機的不同，脈管制冷機分為G-M型(由G-M壓縮機所驅動)和斯特林型(由無閥版縮機所馭動)。G-M型脈管制冷機工作頻率較低(1~10Hz)，可獲得低至液氦溫區的各種溫度，同時也比較容易獲得大功率的制冷量，但其體積大、重量較重、耗功大、損失大，一般適用于液氦溫區或要求大冷量的地面環境下的應用，如大型天文望遠鏡中探測器的冷卻;天然氣的液化;低溫超導器件的冷卻;低溫泵、生物組織的低溫保存等。斯特林型脈管制冷機可以較高頻率(10~80 Hz)工作，因而可以微型化，同時其體積小、重量輕、效率高，但其最低制冷溫度較高，制冷量較小，適用于液氮溫區附近的小制冷量方面的應用，如紅外探側器的冷卻、高溫超導器件的冷卻等。隨著線性壓縮機技術的發展，現已有用斯特林型脈沖管制冷機來獲得大制冷量的發展趨勢。
