1) Линзы-диафрагмы

Линзы-диафрагмы образуются в отверстии металлического экрана, разделяющего две области пространства, в каждой из которых существует однородное электрическое поле.

Направим ось электрического поля Ɛ слева направо. Тогда расчеты (здесь они не приводятся) для оптической силы дадут:

, (13)

а для фокусного расстояния

. (13′)

На первом рисунке и отрицательны и, поскольку , мы имеем:

. (14)

Это означает, что эта линза собирающая. Ее оптическая сила быстро растет при уменьшении напряжения на диафрагме или разницы в напряженностях .

На втором рисунке, так же как и на первом, и отрицательны, но , поэтому:

(15)

и линза рассеивающая.

На третьем рисунке электрические поля справа и слева от диафрагмы одинаковы по модулю ( ), но направлены в разные стороны. Поэтому

(16)

и линза рассеивающая.

2) Бипотенциальные линзы

Рассмотрим случай двух диафрагм, изображенных на рисунке:

Оптическая сила такой системы может быть рассчитана по формуле для оптической силы двух тонких оптических линз:

, (17)

где d – расстояние между линзами, f₁ и f₂ – фокусные расстояния первой и второй линз, соответственно.

Если электрическое поле по обе стороны от системы линз равно нулю ( ), то фокусные расстояния f₁ и f₂ электронных линз, согласно (13′) есть:

, . (18)

Тогда оптическая сила системы согласно (17) равна:

. (19)

Эта формула хорошо подтверждается экспериментом, то есть, эксперимент показывает, что формула для оптических тонких линз применима к электронной линзе. Заметим, что поскольку оптическая сила (19) – величина положительная, то эта линза – собирающая.

При расстояниях d, не слишком больших по сравнению с диаметром отверстия , область однородного поля между диафрагмами исчезает (см. рисунок ниже) и тогда получается бипотенциальная линза:

При изменении условия для напряжений на противоположное: V₁>V₂, то есть, при изменении направления электрического поля на противоположное, бипотенциальная линза из собирающей превращается в рассеивающую. Такой же эффект превращения линзы в рассеивающую получается и при изменении направления движения электронного пучка.

3) Одиночные линзы

Одиночные линзы образуются полем трех аксиально симметричных электродов в том случае, когда крайние электроды соединены вместе. В подавляющем числе случаев крайние электроды совершенно одинаковы по конструкции.

На рисунках ниже изображены две одиночные линзы. Общим для них является то, что потенциал на среднем электроде равен нулю. В первой линзе крайние электроды находятся под положительным потенциалом, а во второй – под отрицательным. Первая линза является собирающей, а вторая рассеивающей. Оптическую силу электронных линз легко изменять, меняя напряжение на электродах.

Одиночные линзы часто используются в качестве объективных и проекционных линз в электронных микроскопах.