Bei XAS (engl. x-ray absorption spectroscopy) werden Elektronen von einem besetzen Rumpfniveauzustand in einen unbesetzten Valenzelektronenzustand resonant angeregt [siehe Bild 1 (c)]. Jedes Element besitzt eine charakteristische Absorptionskante, was eine elementspezifische Untersuchung ermöglicht. Für die Messungen ist allerdings eine Photonenquelle notwendig, deren Energie durchstimmbar ist. Deshalb kann das Experiment nur an einem Synchroton (z.B. BESSY II in Berlin oder ANKA in Karlsruhe) stattfinden.
Im Bild 1 (c) ist ein 2p-Rumpfzuständen und die unbesetzte Zustandsdichte oberhalb der Fermi-Energie E_F dargestellt. Durch die Spin-Bahn-Kopplung ist die Entartung der 2p1/2-und 2p3/2-Rumpfniveaus aufgehoben, welche mit 2 bzw. 4 Elektronen besetzt sind. Daneben sind die unbesetzten Zustandsdichten (meist s-, d-Zustände) oberhalb von EF dargestellt. Das XAS-Spektrum ist eine Faltung der eben beschriebenen unbesetzten Zustandsdichte und der besetzten 2p-Zustandsdichte [Bild (a)]. Das Spektrum zeigt zwei charakteristische Peaks, die aus den Übergängen von 2p3/2 -> 3d (erster Peak) und 2p1/2 -> 3d (zweiter Peak) folgen. XMCD (engl. x-ray magnetic circular dichroism) beschreibt im engeren Sinn, die Abhängigkeit der Wechselwirkung von Materie mit rechts- bzw. linkszirkularpolarisiertem Licht(Photonenvektor) relativ zur Magnetisierungsrichtung. Bei den zuvor beschriebenen spinpolarisierten Übergängen [Bild 1 (c)] führt die Spinpolarisation der unbesetzten 3d-Zustände zu einem Unterschied in der Absorption für rechts- und linkszirkularpolarisierten Lichts. Weil sich die Anzahl der spinpolarisierten Elektronen für die Übergänge 2p3/2 -> 3d bzw. 2p1/2 -> 3d unterscheidet und das Vorzeichen des Spinpolarisationsgrades für rechts- bzw. linkszirkularpolarisierten Licht entgegengesetzt ist, sind zwei unterschiedliche Absorptionsspektren zu erwarten. Im Bild 1 (b) ist die Differenz der beiden Spektren, welches das XMCD-Spektrum ergibt, dargestellt.
a) XAS Spektren b) Differenz der XAS Spektren c) Schematische Skizze der Anregung