Diferenciālā termiskā analīze (DTA) notiek, ja divas vielas tiek pakļautas vienādām temperatūrām un termiskām izmaiņām laika gaitā. Testā parasti ir iekļauta standartviela, kuras uzvedība ir zināma piemērotos temperatūras apstākļos. Cita viela tiek pakļauta tādai pašai temperatūrai un izmaiņu ātrumam kā atsauces viela. Paraugs var absorbēt siltumu, kas parasti nozīmē, ka tas ir vēsāks par atsauci, vai izdalīt siltumu, ja tas ir karstāks par pirmo materiālu. Izmantojot attēlotos datus, pētnieki var noteikt, kā konkrēti materiāli reaģē noteiktās temperatūrās, kā arī laika gaitā.
References materiāli parasti nekūst un nesasalst; tiem jāpaliek līdzsvarā, lai eksperiments darbotos. Diferenciālās termiskās analīzes metodi bieži veic, ievietojot katru materiālu atsevišķā traukā. Katrs konteiners parasti atrodas atsevišķā dobumā tajā pašā telpā. Instrumentus, ko sauc par termopāriem, parasti izmanto, lai reģistrētu temperatūras atšķirības starp abiem materiāliem. Termopāri var noteikt fāzes izmaiņas, piemēram, kušanu vai iztvaikošanu, kā signālu.
Vēl viena diferenciālās termiskās analīzes metode var būt vadošu pannu izmantošana ar tiem piestiprinātiem termopāriem krāsnī. Abi materiāli biežāk tiek uzkarsēti vienādi ar laiku, kad DTA tiek veikta šādi. Testa rezultātus parasti reģistrē, izmantojot DTA līkni. Var attēlot temperatūras atšķirības starp materiāliem vai temperatūras izmaiņas laika gaitā. Grafikā bieži tiek vizualizēts latentais pārejas siltums, kas notiek, vielai pārejot no viena stāvokļa citā; tas parasti izraisa parauga temperatūru uz laiku zemāku par atsauci.
Diferenciālā termiskā analīze bieži ietver paraugu testēšanu augstākā temperatūrā nekā citi termiskās analīzes veidi. To var veikt ar tādiem materiāliem kā metāls, keramika, stikls un keramika. Bieži izmantotie atsauces materiāli ir silīcija karbīds un alumīnijs. Šķidruma atsauces standarti dažreiz ietver silīcija eļļu.
21. gadsimta tehnoloģija ir apvienojusi diferenciālo termisko analīzi ar spēju noteikt materiāla masas zudumu, kā arī temperatūras izmaiņas. Programmatūras var automātiski uzraudzīt procesu un reģistrēt mērījumus. Pirms testa diferenciālās termiskās analīzes instrumenti parasti ir jākalibrē. Atsevišķa kalibrēšanas procedūra izmanto materiālus, kas, kā zināms, reaģē noteiktā veidā noteiktos temperatūras diapazonos. Vietējie un reģionālie noteikumi var vadīt diferenciālās termiskās analīzes kalibrēšanas procesu farmācijas, pārtikas vai vides lietojumos.