Diffusiesamplers zijn permeabele kunststof membranen (ballon) gevuld met gedemineraliseerd water. De werking van de diffusiesampler berust op diffusie van organische koolwaterstoffen uit het grondwater in de diffusiesampler. Na verloop van tijd (enkele weken tot maanden) ontstaat een evenwicht tussen de concentratie aan verontreiniging in het grondwater en de concentratie in de diffusiesampler. De

diffusiesampler verblijft dus voor langere tijd in de peilbuis.

Het grote voordeel van diffusiesamplers is de eenvoud ervan. Bij conventionele grondwaterbemonsteringmethoden is afpompen van de peilbuis noodzakelijk, dat met name bij diepe peilbuizen veel tijd kost. Bij gebruik van diffusiesamplers is afpompen niet meer nodig. De diffusiesampler wordt met een touw in de peilbuis ter hoogte van het filter gehangen en na verloop van tijd weer opgehaald. Hierdoor is in zeer korte tijd (5 tot 10 minuten) de diffusiesampler aan te brengen en op te halen. Het gebruik van diffusiesamplers is eenvoudig, betrouwbaar, snel en goedkoop.