要分析海水的化学成分就必须获得海水的样本。表层海水用水桶和水泵就可以获取，但是几千米深处的海水就要另想办法了。
科学家们为此专门设计了特殊的容器。在船上垂下的缆绳的一端固定上铅锤块，将取水容器垂到预定的深度，然后当绞轮转动时容器的盖子就会自动合上。
这时大致的深度可以由放出的缆绳的长度来推算。
当然精确的水压和水温则由转倒式水银温度计测得。
从20世纪初到70年代为止使用的采水器是挪威海洋学家南先设计的。
这种采水器将缆绳缠绕在金属锤上，从船上放入海中。当金属锤碰到采水器的开关时，采水器的夹簧脱开和温度计呈倒置状，令采水器的阀门关闭。与此同时系于此采水器上的金属锤下落，撞击下一个采水器的开关。
就这样固定在缆绳上的采水器一个接一个地动作，采取不同深度的海水。这种采水器的设计非常优秀，失败率很低，在世界上曾经广为使用。但是因为它是金属制造的，采集的海水会受到少许的污染，并且每次所能采集到的海水较少，只有2～3升。
取而代之的是美国人尼斯金设计的塑料制成的采水器。这种采水器仍使用机械信子传递信号控制采水器的动作，但是容器的筒并不翻转，上下的盖子一起闭合。
这种方式一次最多可以采集30升的海水。近来机械信子也逐渐被电信号取代，只要操作船上发出电信号，采水器的盖子就会闭合。
在测定超微量的重金属和有机物时，尼斯金采水器仍然会导致杂质产生。在进行这些研究分析时则采用其他特殊的采水器。
现在科学家们仍然不断地在改良采水器，防止采水时产生杂质。如果固定采水器的缆绳是金属的，由于生锈必然会产生杂质。东京大学海洋研究所的“白凤丸”号船上安装了世界上第一根钛质缆绳，并在无尘房间中进行分析操作。
有的科学家需要大量优质的海水样本。例如研究微量放射性原子或同位素的科学家。现在的采水器可以一次性在2个不同的深度采取270升的海水。对于研究海水的化学成分的工作来说，获得“正确的海水样本”是第一步，也是最重要的一步。