Metoda ta jest oparta o pomiar różnicy absorpcji przez badany materiał fotonów promieniowania rentgenowskiego, spolaryzowanych kołowo, w kierunku prawo- lub lewo-skrętnym (dichroizm kołowy, X-ray circular magnetic dichroism: XMCD), lub spolaryzowanych liniowo, w kierunkach prostopadłych (dichroizm liniowy, X-ray linear magnetic dichroism: XMLD). Metoda ta umożliwia uzyskanie informacji na temat właściwości magnetycznych badanych materiałów. Dzięki dostrojeniu się do krawędzi absorpcji danego pierwiastka, metoda ta jest czuła chemicznie i jest techniką komplementarną do absorpcji promieniowania rentgenowskiego. W połączeniu z mikroskopią fotoelektronów PEEM pozwala na obrazowanie uporządkowania magnetycznego próbek, wykrycie i zbadanie kierunku magnetyzacji domen w ferromagnetykach.

Wariant metody uwzględniający obrazowanie magnetyczne pozwala na osiągnięcie czułości powierzchniowej, a zebrany sygnał pochodzi z warstwy o grubości do kilku nanometrów, natomiast wariant bez obrazowania pozwala na badanie zmian zachodzących w całej objętości próbki.

Metoda XMD jest wykorzystywana m. in. w następujących obszarach:

• technologia związków żelaza (badanie rozkładu żelaza w strukturze spineli, badanie magnesów stałych)
• pamięci magnetyczne (wytwarzanie i charakteryzacja cienkich warstw magnetycznych, stabilność temperaturowa pamięci)
• katalizatory (nanocząstki magnetyczne, związki zawierające żelazo lub atomy metali przejściowych)
• biotechnologia (atomy metali w enzymach oraz innych biomolekułach, technologie krystalizacji materiałów magnetycznych z wykorzystaniem bakterii)
• spintronika (wytwarzanie i charakteryzacja niskowymiarowych elementów magnetycznych i opartych o nie urządzeń, np. pamięci MRAM: magnetic random access memory).

Metoda XMD jest dostępna na linii badawczej PIRX, z wykorzystaniem miękkiego promieniowania rentgenowskiego o energii od 100 eV do 2000 eV. Próbki mogą być poddane działaniu pola magnetycznego o maksymalnej indukcji równej 200mT. Na stanowisku możliwe jest badanie jedynie ciał stałych, kompatybilnych z warunkami ultrawysokiej próżni. Możliwe jest obrazowanie powierzchni próbek z czułością chemiczną, z rozdzielczością przestrzenną ok. 10nm. Próbki mogą być badane w temperaturze od -250°C do +400ºC, co umożliwia zaobserwowanie magnetycznych przejść fazowych.