在電真空器件中幾乎都離不開陰極透鏡，同樣，電子束曝光機的電子槍也是一個陰極透鏡。圖2-16是陰極透鏡的示意圖。圖2-16中a表示電極和電子運動的軌跡，圖2-16中b表示陰極透鏡軸上的電位分布。
在圖2-16中a，1是陰極，和一般的電真空器件所不同是，在電子束曝光機中，陰極常處于負幾十千伏甚至幾百千伏的高壓狀態下；陰極加熱電壓為幾伏或十幾伏，該陰極加熱電源疊加在負高壓電源上(必須注意陰極加熱電源的供電系統與高壓電源的隔離)。2是柵極(也叫調制極)，其電位一般比陰極還負，柵極電位的變化可通過絕緣調節機構來實現。3是陽極，和一般的電真空器件所不同是，在電子束曝光機中，陽極處于零電位。
圖2-17
在電子束曝光機中，上述電極電位的安排，安全、方便，容易實現。結合圖2-16中b的電位分布，不難理解圖2-16中a陰極發射電子的運動軌跡。
在電子束曝光機中，人們已經非常注意了柵極電位對于束流和束斑的影響(圖2-17是柵極電位對陰極透鏡等位面影響的示意圖)，但是，陰、柵兩電極間的距離也同樣對于束流和束斑有著很大影響。