Bazı metalik olmayan termokupl malzemeleri, bileşenlerin, safsızlıkların ve hazırlama yöntemlerinin nispi miktarından etkilenir. Farklı kaynaklardan malzeme numuneleri karşılaştırıldığında, termoelektrik potansiyel oranlarındaki büyük farklılıklar hala yaygındır. Bununla birlikte, durum genellikle grafit kadar ciddi değildir, çünkü uzun süreli yüksek sıcaklıkta ısıl işlem olmaksızın yeterince kararlı bir mikro yapı elde edilebilir.
Genellikle metal olmayan termokupllar kırılgandır ve zayıf gerilme mukavemetine sahiptir. Bu nedenle, gerçek metalik olmayan termokupl genellikle kalın, hacimli birleşik çubuk veya sondadır. En yaygın tasarım, bir malzemeden bir çubuk yapmak ve onu başka bir malzemeden yapılmış bir tüpe yerleştirmektir. İki malzemenin temas halinde olduğu sıcak bağlantı noktasına bir pim ekleyin. Çubuk ve boru arasındaki boşluk boş olabilir veya yalıtım malzemesi ile doldurulabilir veya halka contalarla doldurulabilir. Probun soğuk ucu hava soğutmalı veya su soğutmalı olabilir. Bazı durumlarda, normal referans noktasına götürmek için mideden uygun bir uzatma kablosu kullanılabilir. Malzemeye ve gerekli uzunluğa bağlı olarak, bu tip sondayı daha küçük boyutta tasarlamak mümkün olabilir. Grafit durumunda, filamentli grafit termokupllar gibi bazı özel cihazlar tasarlamak mümkündür. Bazı insanlar metalik olmayan ince film termokupllar kullanmıştır. Diğer malzemelerin ince film termokupllarını hazırlamak için kullanılan aynı genel işlem kullanılır.
