自上世纪30年代中子在实验上被发现以来,关于中子的研究一直是原子核物理领域的重要问题之一。中子由于不带电而具有独特的与物质相互作用形式,在核能的利用、放射性同位素的生产、核技术的应用中具有巨大的研究价值。气体电子倍增器（GEM）探测器具有位置分辨好、灵活性强、时间响应快的特点,因而受到了广泛关注拥有良好的发展前景,在电子学通道数足够多的情况下可以将探测器的位置分辨做到几十微米。基于GEM设计的中子探测器不需要使用昂贵的3He气体就能实现对热中子的高探测效率测量。本论文基于GEM设计并制作了一个中子探测器,详细介绍了探测器的结构、读出电路与数据获取系统,并通过X射线的测量测试了探测器的工作性能。探测器的设计在多个方面进行了改进,具有可操作性强、位置分辨良好、噪声小的特点。使用聚乙烯作为转换材料的快中子探测其探测效率远低于热中子的探测效率,于是本论文提出了一种新型转换层结构用来提升快中子的探测效率,并通过Geant4模拟程序进行了该转换层结构对中子探测效率提升的计算。结果发现,锥形聚乙烯转换层在一定厚度下相对于平板聚乙烯转换层具有更高的反冲质子出射率,且在同一出射范围内,圆锥的数目越多即有越大的高与底面半径比,反冲质子的出射率越高。单锥结构与4锥形结构的转换层相较于平板聚乙烯转换层,其反冲质子的出射率分别提升了16.34%和35.23%。通过相关模拟结果和3D打印技术制作出了锥形结构的聚乙烯转换层,最后使用2 52 Cf中子源设计了快中子探测效率提升的实验。