近年来,随着国际反恐形势的日益严峻,对特殊核材料的有效监测提出了更高要求,通过对其自发裂变释放中子的测量实现特殊核材料监测是目前的主要手段之一。目前,此类系统的核心器件大多为~3He正比计数管中子探测器,但随着国际~3He资源的日益紧缺导致~3He资源价格飘升,限制了基于~3He气体的中子探测器在特殊核材料监测系统中的应用与发展。本文提出了一种基于~6Li的多层闪烁体中子探测器方案,采用模拟和实验相结合的方式对探测器的可行性进行了研究。首先,分析了多层闪烁体中子探测器的工作原理,用蒙特卡罗方法对中子探测器的性能进行了模拟研究。利用MCNP6软件分析了~6Li薄膜厚度和塑料闪烁体厚度以及探测器基本单元层数对热中子探测效率的影响,模拟计算了探测器对γ射线的灵敏度。由于~6Li的中子吸收截面随着中子能量的降低而急剧增加,而特殊核材料自发裂变释放的中子为快中子,因此,对探测器外围的慢化体的材料和厚度进行了模拟设计。结果显示:塑料闪烁体的最佳厚度为20μm;当采用5层~6Li及塑料闪烁体探测结构时,~6Li薄膜的最佳厚度为60μm,此时热中子探测效率超过50%;当能量阈值为350 keV时,γ射线（662 keV）灵敏度仅为2.40×10-8;探测器前置慢化材料选用6 cm的聚乙烯,后置反射层选用10 cm的聚乙烯,可满足慢化需求。接着,根据MCNP模拟结果,设计加工探测器各组件并进行探测器组装。根据市场条件,探测器样机采用50μm厚的方形塑料闪烁体,灵敏面积为3×3 mm的SiPM管以及镀有银膜的K9玻璃作为光导;设计开发了包含SiPM供电、信号放大、滤波等模块的SiPM专用电子学读出板;考虑到SiPM的避光要求以及Li金属化学性质活泼,设计加工了一个可拆卸的密封式探测器铝制外壳;考虑到特殊核材料自发裂变中子能量高且~6Li与中子的反应截面随着中子能量的降低而急剧增加的特点,设计加工了一个高密度聚乙烯中子慢化体。最后,对探测器样机进行了初步测试。利用蓝色LED灯对设计开发的SiPM专用电子学读出板进行测试,结果表明该电路板具有较好的能量线性;利用241Amα放射源及137Cs、60Coγ放射源开展了探测器样机对α和γ射线的响应特性研究,结果表明探测器样机可有效测量α粒子且可与γ射线有效区分开,基于此可以判断探测器可以实现中子测量并有效抑制γ射线干扰;设计了探测器样机的中子探测实验方案,对实验方案涉及的实验装置、具体测试过程及注意事项进行了详细的描述,为下一步进行中子探测实验奠定了良好的基础。