La muestra solo está disponible a partir de una agregación. Debe comenzar con Agregar, no Buscar. Creo que también está disponible en Linq.
ACTUALIZACIÓN:parece que no tenemos un método específico para ello. Sin embargo, puede usar el método AppendStage.
mongoCollection.Aggregate(sampleFilter)
.AppendStage<BsonDocument>("{ $sample: { size: 3 } }");