Die Differentialthermoanalyse (DTA) tritt auf, wenn zwei Substanzen im Laufe der Zeit denselben Temperaturen und thermischen Veränderungen ausgesetzt sind. Der Test umfasst typischerweise eine Referenzsubstanz, deren Verhalten unter den angewendeten Temperaturbedingungen bekannt ist. Ein anderer Stoff wird denselben Temperaturen und Änderungsgeschwindigkeiten wie die Referenz ausgesetzt. Die Probe kann entweder Wärme absorbieren, was im Allgemeinen bedeutet, dass sie kühler als die Referenz ist, oder Wärme abgeben, wenn sie heißer als das erste Material ist. Mit den aufgezeichneten Daten können Forscher bestimmen, wie bestimmte Materialien bei bestimmten Temperaturen sowie über die Zeit reagieren.
Referenzmaterialien schmelzen oder gefrieren normalerweise nicht; sie müssen in einem stabilen Zustand bleiben, damit das Experiment funktioniert. Eine Differentialthermoanalysetechnik wird oft durchgeführt, indem jedes Material in einen separaten Behälter gegeben wird. Jeder Behälter befindet sich normalerweise in einem separaten Hohlraum im gleichen Raum. Als Thermoelemente bezeichnete Instrumente werden im Allgemeinen verwendet, um Temperaturunterschiede zwischen beiden Materialien aufzuzeichnen. Die Thermoelemente können eine Phasenänderung wie Schmelzen oder Verdampfen als Signal erkennen.
Eine andere Methode der Differentialthermoanalyse kann die Verwendung von leitfähigen Pfannen mit daran befestigten Thermoelementen in einem Ofen sein. Beide Materialien werden häufiger mit der Zeit gleich stark erhitzt, wenn die DTA auf diese Weise durchgeführt wird. Die Ergebnisse des Tests werden typischerweise unter Verwendung einer DTA-Kurve aufgezeichnet. Temperaturunterschiede zwischen den Materialien oder eine Temperaturänderung über die Zeit können aufgetragen werden. Das Diagramm visualisiert oft die latente Übergangswärme, die auftritt, während eine Substanz von einem Zustand in einen anderen wechselt; Dies führt normalerweise dazu, dass die Temperatur der Probe vorübergehend unter der Referenztemperatur liegt.
Die Differentialthermoanalyse beinhaltet häufig das Testen von Proben bei höheren Temperaturen als andere Formen der Thermoanalyse. Sie kann mit Materialien wie Metall, Keramik, Glas und Keramik durchgeführt werden. Als Referenzmaterialien werden häufig Siliziumkarbid und Aluminium verwendet. Flüssige Referenzstandards enthalten manchmal Silikonöl.
Die Technologie des 21. Jahrhunderts hat die Differentialthermoanalyse mit der Fähigkeit kombiniert, Materialmasseverluste sowie Temperaturänderungen zu erkennen. Softwareprogramme können den Prozess automatisch überwachen und die Messungen aufzeichnen. Geräte zur Differentialthermoanalyse müssen vor einer Prüfung in der Regel kalibriert werden. Ein separates Kalibrierverfahren lässt Materialien laufen, von denen bekannt ist, dass sie in bestimmten Temperaturbereichen auf eine bestimmte Weise reagieren. Lokale und regionale Vorschriften können den Kalibrierungsprozess für die Differentialthermoanalyse in Pharma-, Lebensmittel- oder Umweltanwendungen leiten.