La struttura e il funzionamento dello strumento consentono di:

• identificare e caratterizzare materiali in modo non distruttivo
• ottenere informazioni dettagliate sulla struttura molecolare e le interazioni chimiche,
• analizzare campioni in diversi stati fisici (solidi, liquidi, gassosi) senza preparazioni complesse
• eseguire analisi con alta risoluzione spaziale, grazie alla possibilità di mappatura microscopica
• rilevare cambiamenti chimici e strutturali anche in quantità molto piccole di campione,
• ottenere informazioni rapide e in tempo reale, rendendo possibile il monitoraggio dei processi in situ.

Gli elementi principali che costituiscono lo strumento sono:

• Sorgente laser per l'illuminazione del campione
• Sistema di focalizzazione per dirigere il laser sul campione
• Stadio campione per posizionare e muovere il campione
• Monocromatore per disperdere la luce diffusa
• Rivelatore per registrare lo spettro Raman
• Sistema di gestione dei dati per l'analisi e la registrazione dei risultati.

Il campione da analizzare viene irradiato con un laser, che causa la diffusione della luce da parte delle molecole del campione. La maggior parte della luce è diffusa elasticamente (diffusione Rayleigh), mentre una piccola frazione è diffusa inelasticamente, con un cambiamento di energia corrispondente alle vibrazioni molecolari (diffusione Raman). Lo spettro Raman mostra le bande caratteristiche delle vibrazioni molecolari, che possono essere utilizzate per identificare e caratterizzare i materiali nel campione. I dati raccolti vengono analizzati e registrati dal sistema di gestione dei dati.