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本发明提供采集和存储随后化学分析用大气样品的便携式装置和相关方法。根据一种实施方案的样品盒包括不使用时自动关闭的自密封输入和输出端口，以及位于输入和输出端口之间用于捕集大气样品的样品保存部分。样品盒还可包括存储装置以用于记录与样品有关的数据。另一实施方案提供用于可拆卸地固定自密封样品盒的便携式采样器。便携式采样装置也可以和分析仪器一起使用。