随机取样是对分析数据进行统计分析的基础。为取得随机样本，事先要明确分析目标总体，将要研究的总体划分成互斥的其本抽样单元，在按随机选取的原则，从全部抽样单元中抽取一部分单元进行实测。被抽取的这些单元就组成了该总体的一个随机样本。
原子荧光在实际原子荧光工作中，*随机抽样客观上有一定困难，因此，需根据实际情况设计抽样方案。也常常把一个以上抽样单位得到样品合成一个样品，混合样品的分析结果就是注册这一混合样品的各个样品的平均值。只要合并的样品是同质的，混合样品的分析结果就能反映一定的真实情况，但从混合样品得不到抽样单位间变异度的估计值。
如果原子荧光分析项目的变异具有随机性与周期性，采样时间也应重视，不能固定在某一时间上，而是要在不同的时间采取相同数目的样品。