本实用新型公开了一种用于大气颗粒物铅同位素测定的高效样品采集装置，包括装置主体，所述装置主体的两侧分别设置有第一腔室和第二腔室，所述第一腔室和第二腔室的一侧设置有多组卡槽，所述卡槽的一侧设置有支撑架，所述支撑架的外侧设置有滤膜网，涉及大气颗粒物采集领域。本实用新型通过设置的第一腔室、第二腔室和分离腔，通过移动块带动第二活塞左右移动，实现第二活塞带动第一活塞抽动分离腔气流，使第一活塞与通孔形成一定的间隙，使大气气流和颗粒物通过间隙进入到分离腔中，滤膜网对颗粒物进行阻挡，使气流和颗粒物分开，且装置主体在收集好气体和颗粒物后，可再拿出新的继续采样，无需等待正在检测的前一组数据，操作方便。