洪朝生在荷兰期间，收到中科院应用物理所所长陆学善来信。信中说，中科院决定建立低温物理实验室，并与清华大学商妥，邀其到应用物理所筹建该实验室。而且，在新中国百废待兴、抗美援朝战事又起的困难时期，中科院决定拨款10亿元（即币制改革后的10万元）购置建立低温实验室所需的基本设备，这令洪朝生欣喜不已。

他了解了西欧一些氢、氦液化设别的设计原理、机器配置情况和少部分实验仪器的规格，并向厂家询价。当时，西欧厂家与我国尚无贸易往来，而东欧厂家则不与个人联系。所幸，1951年夏，我国派出科学仪器采购团到前东德，钱临照先生召洪朝生到东柏林洽商，他们在那里用了一周时间，向前东德厂家订购了小型液化空气机、氢与氦压缩机等机械设备和有关仪表。钱临照还汇给他少量美元，从昂内斯实验室作价拨给了一些必要的特殊材料。就是这些设备、仪表和材料，构成了低温物理实验室筹建时的全部家当，新中国的低温事业也正是在如此薄弱的基础上开始起步。

在欧洲期间，洪朝生曾天真地希望回国后立即开展低温物理基础性研究，也曾认为低温实验技术条件，包括氢、氦液化等是工程技术人员的事，不应主要由研究人员承当。回国后的现实使他认识到，组建低温物理实验室的任务首先要从为“基础研究准备技术条件”入手。

刚回国时，吴有训曾问他：你是不是买一个液氦机？你在国外不是也用现成的液氦机吗？洪朝生深知，能买到液氦机固然最好，直接买来可以做更多新的东西，而现实情况是欧美具备氦液化机生产能力的国家对华禁售，根本不可能买到。在别无选择的情况下，他下定决心：“这个我得自力更生，自己来干。”

氢、氦液化系统的设计工作，其原理是清楚的，但将原理通过一步步的设计、研制、安装、调试来实现，这对一位多年来一直从事研究工作的人来说，谈何容易，加之当时我国工业基础十分薄弱，所需加工材料和加工精度往往达不到工艺设计要求，所遇到的困难、挫折可想而知。

1953年，从前东德订货的设备陆续到位。洪朝生带领几名高级技工、新毕业的大学生和见习员立马投入到紧张的工作之中。在他们的共同努力之下，先是于1954年利用购入的空气液化设备生产出液体空气。在此基础上，1956年由他们自行设计、自行加工的我国第一台液化器调试成功，在国内首先获得了液氢。1959年，在经历“试验—结果分析—改进—再试验”的多次反复之后，又在国内率先实现氦的液化。1964年，周远等人又成功研制出长活塞膨胀机预冷的新型氦液化器，使液氦技术在国内得到一定程度的普及。

实现氢与氦的液化以后，我国的低温物理研究，特别是超导物理研究取得了很大的发展，在高温超导国际竞争中作出了出色的贡献。液氢、液氦的获得也促进了我国高新技术的发展，在小规模液氢上的经验对于上世纪50年代末我国酝酿大规模液氢技术应用起了重要参考作用，同时为了在国内推广液氦技术，发展了多种低温制冷机技术和相关的低温技术，并应用于卫星地面实验和卫星通信等新技术中。